Élaboration de matériaux chiraux par électrochimie

Elaboration of chiral material by electrochemistry

• Auteur / Autrice : Laura Adam
• Direction : Alexander Kuhn
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Soutenance le 16/12/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : NanoSystèmes Analytiques (NSysA)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Moléculaires (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Mano
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexander Kuhn, Nicolas Stein, Chularat Wattanakit
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Stein, Chularat Wattanakit

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chiralité

Électrochimie bipolaire

Électrochimie

Mots clés libres

Electrochimie

Electrodéposition

Electrochimie bipolaire

Déposition electroless

Chiralité

Electrochemisty

Electrodeposition

Bipolar electrochemistry

Electroless deposition

Chirality

Résumé

Cette thèse s’intéresse à la synthèse ainsi qu’à la modification de matériaux chiraux à différentes échelles par voie électrochimique.La première partie est consacrée à la chiralité moléculaire et plus spécifiquement à l’électrodéposition de matrices métalliques poreuses via l’utilisation de cristaux liquides pour une réactivité enantiosélective. Le palladium a été choisi pour ses propriétés catalytiques concernant les réactions d’hydrogénation. Dans un premier temps, l’électrodéposition a été réalisée à l’échelle macroscopique et une étude de la morphologie des dépôts a été réalisée par microscopie électronique à balayage. Cette première étude a révélé une grande rugosité de surface et l’absence de nanostructuration du dépôt de palladium malgré la variation de nombreux paramètres. L’hypothèse principale est un transport des ions palladium limitée par la diffusion à cause de la viscosité de l’électrolyte. La synthèse de palladium mésoporeux a donc été effectuée ensuite sur des substrats micrométriques, les ultramicroélectrodes. Une nette diminution de la rugosité de surface est observée et une grande surface électroactive est mesurée par voltampérométrie cyclique. La dihydroxy-3,4-phenylalanine a ensuite été utilisée pour induire une impression chirale lors de l’électrodéposition du palladium. La chiralité des matériaux ainsi obtenus a été testée par voltampérométrie impulsionnelle. Les résultats obtenus jusqu’à présent ne permettent pas d’affirmer que ces matériaux sont effectivement énantiosélectifs.La seconde partie de cette thèse est consacrée à la modification de matériaux par électrochimie sans fil. Différents substrats de verre ou de silice ont été utilisés pour mettre au point un procédé de déposition autocatalytique suivi d’une modification par électrochimie bipolaire, permettant de briser la symétrie des objets obtenues. Si ces modifications sont obtenues à l’échelle macroscopiques, le procédé demande encore des modifications et des adaptations pour les objets micrométriques et, à plus longue échéance, nanométriques telles que des nanohélices de silice.

This thesis deals with the synthesis and the modification of chiral materials at different scales by electrochemistry.The first part is devoted to molecular chirality, especially in the frame of the electrodeposition of porous metallic matrices by using lyotropic liquid crystal structures as a template to achieve enantioselective reactivity. Palladium has been chosen for its catalytic properties regarding hydrogenation reactions. First, electrodeposition at the macroscale and morphological study of the deposits by scanning electron microscope were performed. This study reveals a high roughness and the absence of nanostructuration of the palladium deposits despite a change of numerous parameters. The main hypothesis is a transport of palladium ions limited by diffusion in the viscous electrolyte. Afterwards, the synthesis of mesoporous palladium has been performed at ultramicroelectrodes. The surface appears much smoother and a high electroactive surface area is measured by cyclic voltammetry. Dihydroxy-3,4-phenylalanine has been used for chiral impression during the electrodeposition process. The chirality of the obtained materials has been tested by pulse voltammetry. The results obtained so far do not allow concluding that these materials are actually enantioselective.The second part of the thesis is devoted to the modification of materials by wireless electrochemistry. Different glass or silica substrates have been used to elaborate an electroless deposition process followed by bipolar electrochemical modification allowing breaking the symmetry of such objects. At the macroscale, modifications could be obtained, however at smaller scales, the process still requires some development in order to allow a modification of micro- and nanometric objects such as silica nanohelices.