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Soutenance de thèse - 26/5/2015

Erol-Dan LICSANDRU

 
a soutenu sa thèse le 26 mai 2015.

Dynamic Systems for the Translocation of Water, Ions or Electrons

 
Préparée au sein de l’école doctorale Sciences Chimie Balard et de l’Institut Européen des Membranes de Montpellier.
Spécialité : Chimie des matériaux
 
devant le jury composé de :

  • M. Teodor Silviu BALABAN, Professeur, Université Aix-Marseille III Rapporteur
  • Mme. Andreea PASC, Maitre de conférences, Université de Lorraine Rapporteur
  • M. Nicolas GIUSEPPONE, Professeur, Institut Charles Sadron Examinateur
  • M. Pascal DUMY, Professeur, Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier Examinateur
  • M. Mihail BARBOIU, Directeur de recherche, Institute Européen des Membranes Directeur de thèse
  • Mme. Sophie TINGRY, chargée de recherche, Institute Européen des Membranes Examinateur

Abstract :
The objective of this work is the study of the transport through lipid membranes of water and ions using self-assembled artificial channel structures and the design of nano sized self-assembled organic contacts for macroscale applications : biocathodes.
The first parts focus on the transport through membrane bilayers. The objective is to replicate the function of naturally occurring proteins using ureido-hetreocycle compounds. The influence of species composition is assessed versus the supramolecular structure it generates and the link between it and activity. The first chapter treats the transport of ions through the lipid bilayers of large unilamellar vesicles (LUVs), in terms of total activity and selectivity vs. the structure of compounds. The second chapter refers to the transport of water on LUV systems. Here, a combined approach was used in evaluating the channels’ activity, by placing them both on the outside of the liposomes but also directly in the lipid layer. Finally the protons transport of these structures was assessed reveling very efficient proton channels. The third chapter has an interdisciplinary approach combining several topics. The triaryl amines (TAAs) have to propriety of forming self-assembled nano sized fibrils when irradiated by the generation of cation-radicals. These present a directional electronic conduction pathway and are reported to display metal-like conductivity. These fibrils, which unravel in the absence of light, provide interesting possibilities as organic nano scale electrical contacts. A matrix of mesoporous silica was created via electrodeposition in order to enclose the TAAs in a confined medium. The novelty of the approach is that the system only has electron conductivity trough the TAAs nano wires while the silica mass is insulating. The resulting device’s proprieties were characterized and further it was used as a bio cathode. The biocathodes containing the enzyme Laccase were then tested to prove the functioning of the matrix of nano contacts as the only providers of electrons to the enzyme.
 
Résumé :
L’objectif de ce travail concerne le transport à travers des membranes lipidiques de l’eau et d’ ions par des canaux artificiels auto-assembles, et le design des nano-contacts organiques auto-assembles pour des applications macro échelle : biocathodes.
Les premières parties sont concentres sur le transport de l’eau et d’ions à travers des membranes bicouches. L’objectif est la réplication de la fonction des protéines naturelles, utilisant des composées ureido-heterocycle. L’influence de la composition des espèces est évaluée par rapport à leur structure supramoléculaire et la liaison entre elle et son activité. Le premier chapitre traite le transport des ions travers les bicouches lipidiques générées en grandes vésicules unilamellaires (LUVs), en termes d’activité et sélectivité dépendants de la structure de composées. Le deuxième chapitre présente le transport de l’eau à travers des systèmes LUV. Une approche combinée a été utilisée pour évaluer l’activité des canaux, par les placer a l’extérieur des liposomes comme même directement dans le couche lipidique. Finalement le transport de protons a été évalué pour ces structures, relevant des canaux de protons très efficients. Le troisième chapitre aborde une approche interdisciplinaire. Certaines triarylamines (TAAs) ont la propriété à former des nano fibrilles sur l’irradiation par la formation des radicaux-cations. Ceci représente une voie de conduction directionnelle pour électrons avec une conductivité similaire aux métaux. Les fibrilles, quelles déchire en absence de lumière, offrent des possibilités intéressants au rapport de nano-échelle contacts électriques. Une matrice de silice mésoporeuse a été utilisée pour confiner les TAAs . La nouveauté de cette approche c’est que le système présent des conductivités à travers les nano fils de TAA, alors que la matrice de silice est isolante. Ce dispositif a été caractérisé et utilisé comme un bio cathode contenant l’enzyme laccase et ont été testes pour prouver le role des nano contacts TAAs comme les seuls fournisseurs d’électrons pour l’enzyme.