Description

Résumé : Ce projet multidisciplinaire s'attaque à de nouveaux défis de la chimie supramoléculaire en visant le développement de matériaux mous auto-assemblés stimulables. L'objectif principal est de développer une approche rationnelle vers des assemblages supramoléculaires capables de réaliser des transitions sol/gel réversibles en réponse à des stimuli optiques ou électriques. Une part importante des travaux proposés portera sur la synthèse de molécules organiques redox/photoactives capables de s'auto-assembler en solution pour former des réseaux dynamiques constituant des gels. Une autre partie portera sur la caracterisation des assemblages et des gels et sur l'étude de leurs réponses à des stimulations de nature optique ou électrique.
Description détaillée : Les gels possèdent des propriétés fascinantes qui se sont révélées utiles dans de nombreuses applications. En termes simples, les gels peuvent être considérés comme des matériaux souples constitués d’une grande quantité de solvant emprisonnée au sein d’un réseau moléculaire. Dans les gels supramoléculaires, ces réseaux résultent d’interactions non covalentes entre de petites molécules organiques appelées gélifiants. Grâce à ces réseaux dynamiques composés de liaisons faibles, les gels supramoléculaires sont des matériaux souples hautement évolutifs, dotés de propriétés de réparation et d’auto-adaptation. De tels assemblages sont également parfaitement adaptés au développement de gels stimulables, capables de subir des changements drastiques de forme, d’apparence, de propriétés rhéologiques ou une transition de phase sol/gel en réponse à des stimuli externes. Cette réactivité aux stimuli est particulièrement utile en catalyse ou pour le développement de capteurs, de dispositifs de mémoire ou encore pour l’élimination des polluants.
Ce projet vise à relever deux défis dans le domaine des gels supramoléculaires stimulables qui s'appuient sur les observations suivantes : i) la plupart des gels supramoléculaires rapportés dans la littérature résultent de découvertes fortuites, faute de contrôle et d'anticipation des événements moléculaires impliqués dans les processus d'auto-assemblage ; ii) la réponse des gels au transfert d'électrons demeure largement inexplorée, bien qu'essentielle à l'intégration de tels matériaux dans les dispositifs électroniques.
Nous nous attacherons donc à combler ces lacunes par le développement de réseaux supramoléculaires auto-assemblés conçus sur mesure et dont la structure peut être contrôlée par transfert d'électrons déclenché chimiquement, photochimiquement ou électrochimiquement.
Ce projet tire parti de l'expertise complémentaire et des récents travaux du laboratoire d'accueil dans le domaine des molécules et matériaux électro-stimulables, ainsi que dans la formulation et la caractérisation des gels.
La méthodologie proposée vise à relever les défis suivants :
– Concevoir des briques moléculaires capables de s’auto-assembler en réseaux 3D amorphes dynamiques formant des gels ;
– Maîtriser le processus d’assemblage-désassemblage par un transfert d'électrons, permettant ainsi le déclenchement à distance de l’effondrement et de la régénération du réseau (sol-gel) sous l’effet de stimuli (chimiques, optiques ou électriques) ;
– Réaliser des caractérisations temporelles des transitions sol-gel ciblées à l’aide de cellules de mesure spectrorhéologiques et électrochimiques dédiées.

Compétences requises

Ce projet hautement multidisciplinaire se situe à l'interface de la chimie supramoléculaire, de la synthèse organique et de la chimie physique. Une part importante du travail expérimental sera consacrée à la conception, la synthèse et la caractérisation de nouvelles molécules organiques nécessaires à la formation des assemblages et des gels supramoléculaires visés. Ces assemblages et matériaux, ainsi que leurs réponses à la stimulation, seront ensuite caractérisés à l'aide d'un large éventail de techniques physico-chimiques couplées. Le/la candidat(e) idéal(e) possédera donc une formation multidisciplinaire et une solide expertise (ou un intérêt marqué) pour la chimie organique. Une formation en chimie physique sera assurée par les directeurs de recherche.

Bibliographie

Adaptive soft molecular self-assemblies. Soft Matter, 2016, 12, 337
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Ni-Centered Coordination-Induced Spin-State Switching Triggered by Electrical Stimulation. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 39, 17955
Electron-Triggered Metamorphism in Palladium-Driven Self-Assembled Architectures. Inorg. Chem. 2021, 60, 3543
Light-Controlled Aggregation and Gelation of Viologen-Based Coordination Polymers. J. Phys. Chem. B 2021, 125, 12063
π-Expansion as gateway to viologen-based pimers. Chem. Sci., 2025, 16, 9320
Reversible Self-assembly of a Viologen-based Supramolecular Gel Network under Electrochemical Control. Chem. – Eur. J., 2025, e02489.

Mots clés

Auto-assemblage, complexes "hôte-Invité", Gels supramoléculaires, viologène, Transfert d'électrons, Transitions Sol/Gel réversible