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Interfaces, Traitements, Organisation et Dynamique des Systèmes

ITODYS

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Université Paris Diderot - Paris 7

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Présentation

Le laboratoire Interfaces Traitements Organisation et Dynamique des Systèmes – ITODYS, UMR7086 est une unité mixte de l'Université Paris Diderot et du CNRS (UMR 7086) rattaché à l'institut de chimie du CNRS et à ses sections 13 et 15 du comité national.

L’ITODYS rassemble 73 permanents (39 enseignants-chercheurs, 12 chercheurs CNRS et 22 BIATSS) et 40 doctorants et post-doctorants soit 113 personnes autour de 3 départements scientifiques, une équipe de modélisation moléculaire et des services communs.

Le laboratoire développe des activités de recherche autour de la chimie de surface, des interfaces, des nanomatériaux et nanosystèmes et de la chimie moléculaire pour les nanosciences. Le large spectre thématique explore différents aspects de la chimie-physique des molécules, nanosystèmes et nanomatériaux : Nanoélectrochimie, plasmonique moléculaire, biocapteurs électrochimiques, surfaces fonctionnalisées et nano-structurées, électronique organique, nanomatériaux et matériaux hybrides, assemblages supramoléculaires, modélisation moléculaire sont les thèmes les plus saillants.

Le laboratoire dispose d’un parc d'équipements pour la caractérisation des matériaux, des surfaces et nano-systèmes (MEB, AFM, XPS, diffractométrie X, Raman, IR, SECM, GC-MS, RMN..). Ces équipements sont complétés par une activité de nature théorique, qui bénéficie d'accès à des moyens de calcul à la fois internes et externes.

L'ITODYS est partenaire du Labex SEAM (Science and Engineering for Advanced Materials, http://www.labex-seam.fr) et plus particulièrement impliqué dans les axes : « Nano-matériaux inorganiques » (axe A2) et « Fonctionnalisation et nano-structuration des surfaces » (axe A3). Il est également associé au « laboratoire Interdisciplinaire des Energies de Demain – LIED (http://www.lied-pieri.univ-paris-diderot.fr/) et à son réseau international PIERI (Paris Interdisciplinary Energy Research Institute) L'ITODYS développe de très nombreuses collaborations nationales et internationales. Ces actions de recherche prennent place dans le cadre de projets ANR, de GDR (nationaux ou internationaux), de projets européens, de collaborations bilatérales avec de nombreux laboratoires académiques de différentes régions du monde ou au travers de thèses en co-tutelles. De nombreux travaux sont également effectués dans le cadre de contrats avec des organismes publics ou des partenaires industriels.

Le laboratoire a une politique d’animation forte et structurée autour : des Séminaires de Chimie Autour des Nanosciences - SCAN (contacts : Vincent Noël, vincent.noel@univ-paris-diderot.fr); des journées des doctorants (contact : Carole Connan, carole.connan@univ-paris-diderot.fr); d’une journée annuelle de présentation de l’instrumentation (contact : Philippe Decorse, philippe.decorse@univ-paris-diderot.fr); d’une journée destinée aux nouveaux entrants ; de sessions consacrées à l’Hygiène, sécurité et conditions de travail (contact

Thèmes de recherche

D1 « Surfaces, Nanostructuration et Réactivité »

(19 permanents, responsable Pr. B. Piro, piro@univ-paris-diderot.fr)

Le département D1 rassemble 4 équipes : Surfaces Bioactives et Capteurs – SBC (D1-1) ; Organisation Moléculaire Nano2D – OMNa2D (D1-2) ; Surfaces-Interfaces (D1-3) et Transfert d’Electron, Réactivité et Surfaces – TERS (D1-4). Les activités de recherche de ce département concernent le développement de nouvelles méthodes pour la fonctionnalisation de surface, la maîtrise de l’organisation des structures greffées ou adsorbées sur ces surfaces et l’élaboration de systèmes mettant à profit cette fonctionnalisation et structuration, capables de fournir une réponse macroscopique à un évènement de reconnaissance moléculaire tel que l’on peut l’observer dans les capteurs et biocapteurs. Une stratégie développée pour le contrôle nanométrique de l’organisation sur les surfaces consiste à profiter de l’auto-organisation supramoléculaire et par liaisons hydrogènes d’unités pi conjuguées. Le contrôle et l’étude de la réactivité chimique des interfaces sont également une préoccupation importante du département.

D2 « Nano-objets : Chimie, Physique et Applications »

(20 permanents, responsable Dr. J. Y. Piquemal, jean-yves.piquemal@univ-paris-diderot.fr)

Le département D2 rassemble les intérêts scientifiques de 3 équipes : Nanomatériaux (D2-1) ; Plasmonique Moléculaire et Spectroscopies Exaltées de Surface PMSES (D2-2) et Métaux, Chélateurs et Protéines (D2-3). Les recherches de ces équipes convergent vers la synthèse, la caractérisation et les applications de nanoparticules métalliques ou nano-hybrides organiques / inorganiques.

Les Nano-objets étudiés au sein de ce département sont principalement des nanoparticules métalliques ou nanohybrides organiques / inorganiques dont la forme et la taille (nano-fils, nano-bâtonnets, nano-pyramides, etc….) sont finement contrôlées par les différentes voies d’élaboration maîtrisées par les équipes participantes.

Ainsi, les trois équipes possèdent des expertises complémentaires sur différents aspects des nano-objets : synthèse par voie polyol ou biologique pour l’équipe Nanomatériaux ou maitrise de l’élaboration de nanostructures métalliques par lithographie électronique pour l’équipe PMSES. Les équipes D2-1, D2-2 et D2-3 développent des études fondamentales visant à comprendre i) les processus de croissance de ces nano-objets ii) leurs propriétés optiques ou d’activités SERS en relation avec leurs formes et leurs tailles iii) leurs interactions avec les systèmes biologiques ce qui comprend les études de toxicité ou les mécanismes cinétiques d’internalisation de nanoparticules dans des cellules.

D3 « Électronique Moléculaire, Transduction & Nanoélectrochimie »

(11 permanents, responsable Pr. J. C. Lacroix, lacroix@univ-paris-diderot.fr)

Deux équipes composent ce département scientifique : Transduction Moléculaire et Supramoléculaire – TMS (D3-1) et Nanoélectrochimie (D3-2). LE champ scientifique se positionne autour des propriétés électrochimiques et électroniques d’entités fonctionnelles moléculaires et de divers nanosystèmes, de leurs assemblages ou de leur adressage en vue d’applications relevant des Nanosciences et des Nanotechnologies pour l’Information et l’énergie. Les champs d’exploration se répartissent du moléculaire au supramoléculaire et du moléculaire aux nano-systèmes voire aux (nano)dispositifs. La question des interfaces est traitée au travers des problèmes génériques d’organisation et d’adressage. L’électrochimie et les transferts d’électrons, parfois photoinduits, occupent une place centrale dans le département D3, à la fois comme moyens d’analyse et de préparation d’une part mais aussi comme socle commun des objets d’études.

Modélisation moléculaire

(5 permanents, responsable Pr. F. Maurel, maurel@univ-paris-diderot.fr)

Les activités de l’équipe couvrent la description de systèmes moléculaires simples aux systèmes complexes comme les complexes protéines – ligands ou les processus aux surfaces. Ces thématiques font appel aux méthodes basées sur des champs de force à celles de la mécanique quantique (sous conditions périodiques ou non) ou aux méthodes hybrides QM/MM ou QM/QM’ qui peuvent être statiques ou dynamiques et qui permettent la modélisation de processus dans des milieux complexes. Les études théoriques étant menées au plus près des problématiques expérimentales, la politique suivie par l’équipe privilégie des collaborations durables et actives avec les expérimentateurs, dans les équipes du laboratoire, mais également à l’extérieur de celui-ci. Les activités de l’équipe sont organisées autour de trois thèmes principaux au carrefour de nombreuses problématiques expérimentales : La modélisation des biomolécules et des complexes ligands – biomolécules ; L’étude de la structure électronique, des propriétés spectroscopiques et de la réactivité de systèmes -conjugués photo- ou électro-actifs et l’étude des processus d’auto-organisation supramoléculaire sur surface.

[hal-04111985] Electrografted Aryl Diazonium Initiators for Surface-Confined Photopolymerization: A New Approach to Designing Functional Polymer Coatings

Date: 31 May 2023 - 14:02

Desc: This article reports on the preparation of polystyrene (PS), poly(methyl methacrylate) (PMMA), and poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA) ultrathin grafts on gold substrates modified by 4-benzoylphenyl (BP) moieties derived from the electroreduction of the parent diazonium salt BF4−, +N2−C6H4−CO−C6H5 (DS). The grafted organic species −C6H4−CO−C6H5 was found to be very effective in the surface-initiating photopolymerization (SIPP) of vinylic monomers in the presence of an aromatic tertiary amine co-initiator acting as a hydrogen donor. This novel tandem diazonium salt electroreduction/SIPP was found to be effective in grafting PS, PMMA, and PHEMA from the surface of gold-coated silicon wafers. The polymer films were characterized in terms of chemical structure and wettability by infrared reflection absorption spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy, and contact angle measurements, respectively. The polymer grafts were further evaluated as adsorbents for bovine serum albumin (BSA) used as a model protein. It was found gold/PHEMA resisted BSA adsorption because of its hydrophilic character, whereas PS and PMMA grafts adsorbed BSA via interfacial hydrophobic interaction. The XPS-determined extent of adsorbed BSA was found to increase linearly with the hydrophobic character of the polymer grafts as measured by water contact angles. This work shows that this novel tandem diazonium salt electroreduction/SIPP is a facile, ultrafast, efficient protocol for grafting polymer chains to surfaces. It broadens the enormous possibilities offered by aryl diazonium salts to generate functional organic coatings.

[hal-00630224] New frequency/voltage converters for ac-electrogravimetric measurements based on fast QCM

Date: 7 Oct 2011 - 17:39

Desc: A better understanding of the mechanisms located at the solid/electrolyte interface is becoming essential to the development of new applications in the electrochemical fields. The fast quartz crystal microbalance is an attractive and powerful gravimetric sensor which can be used in the dynamic regime to determine a mass/potential transfer function. The principle is equivalent to classical electrochemical impedance measurements; the only difference is the determination of mass changes given by the quartz crystal microbalance rather than current changes following sine wave modulations of the applied potential. This function appears very well adapted to characterize ionic exchanges at the electrochemical interface. Frequency/voltage converters are the key devices in translating the microbalance frequency response in terms of a continuous voltage change. The latter allows the transfer function to be obtained via a frequency response analyzer. Different converters were tested in this work in order to improve the performances of the experimental setup.

[hal-01293139] Spray deposition of nanocrystalline Ni(1-x)Zn(x)Fe(2)O(4) (x <= 0.6) films from polyol-mediated sol: Microstructure and magnetic properties

Date: 24 Mar 2016 - 12:12

Desc: Static-spray deposition of a polyol-based sol, containing nanoparticles of NiZn ferrite, on a moderately heated glass support, has been used to generate crystalline thin films. The films exhibit superparamagnetic behavior with a blocking temperature, which decreases as the zinc content increases, due to their nanocrystalline character. At low temperature, the films are ferrimagnetic; the saturation magnetization and the coercivity depend markedly on both the zinc content and the microstructure. (c) 2008 American Institute of Physics.

[hal-02652002] Linear and non-linear QSAR modelling of juvenile hormone esterase inhibitors

Date: 29 May 2020 - 19:04

Desc: A tight control of juvenile hormone (JH) titre is crucial during the life cycle of a holometabolous insect. JH metabolism is made through the action of enzymes, particularly the juvenile hormone esterase (JHE). Trifluoromethylketones (TFKs) are able to inhibit this enzyme to disrupt the endocrine function of the targeted insect. In this context, a set of 96 TFKs, tested on Trichoplusia ni for their JHE inhibition, was split into a training set (n = 77) and a test set (n = 19) to derive a QSAR model. TFKs were initially described by 42 CODESSA (Comprehensive Descriptors for Structural and Statistical Analysis) descriptors, but a feature selection process allowed us to consider only five descriptors encoding the structural characteristics of the TFKs and their reactivity. A classical and spline regression analysis, a three-layer perceptron, a radial basis function network and a support vector regression were experienced as statistical tools. The best results were obtained with the support vector regression (r(2) and r(test)(2) = 0.91). The model provides information on the structural features and properties responsible for the high JHE inhibition activity of TFKs.