Interfaces, Traitements, Organisation et Dynamique des Systèmes
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-00160945] Optical and electrical study of chromogenic calix[4]arene derivatives. Materials Science & Engineering
Date: 9 Jul 2007 - 16:04
Desc: New chromogenic calix[4]arene derivatives proved many applications in optical and electrical fields. Organic diodes formed by sandwiching azo-calix[4]arene layers between indium-thin oxide (ITO) and (Al) contacts have been elaborated and measured. In this paper, studies of devices by current–voltage characteristics I(V) and electrical impedance spectroscopy measurements in a wide frequency range have been reported. The electrical characteristics follow a space charge limited conduction behaviour (SCLC). Therefore, the Cole–Cole plots were modelled by an equivalent circuit. Relaxation processes have been identified too from the impedance spectroscopy. The optical excitation of the organic structure revealed enhancement in electrical properties.
[hal-01685660] Evidence of the Grafting Mechanisms of Diazonium Salts on Gold Nanostructures
Date: 16 Jan 2018 - 15:57
Desc: Gold nanostructures (GNS) were chemically functionalized using four different diazonium salts: benzene-diazonium-tetrafluoroborate (DS), 4-decylbenzene-diazonium-tetrafluoroborate (DS-C10H21), 4-carboxybenzene-diazonium-tetrafluoroborate (DS-COOH), and 4-(aminoethyl)-benzene-diazonium-tetrafluoroborate (DS-(CH2)2NH2). Effective chemical grafting on GNS was shown by surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS); aromatic ring deformations in the range of 1570–1591 cm–1 are of particular interest. The very strong band observed around 1075 cm–1, related to CH in-plane bending for mono- and para-substituted benzenes (coupled with ring-N stretching mode), provided further irrefutable evidence of the grafting. SERS enhancement of these two bands ascertains the perpendicular orientation of the aromatic rings on the GNS. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses of chemically grafted flat gold surfaces suggest azophenyl radical pathways when using DS, DS-(CH2)2-NH2, or DS-C10H21. It was shown that coating at the interface is the result of a Au–N covalent bond; growth of the layers is via N═N. These XPS results agree with those provided by SERS without excluding the aryl radical pathways. For DS-COOH, the results provided by SERS, XPS, and density functional theory calculations show (i) effective chemical grafting of the GNS via a covalent bond between gold and carboxylate forms and (ii) growth via multilayers in the meta position between aromatic rings through either N═N or C–C bonds.
[hal-03725678] Raman Characterization of Phenyl-Derivatives: From Primary Amine to Diazonium Salts
Date: 12 Jan 2024 - 09:52
Desc: The objective of the present work is to use Raman spectroscopy for characterizing, the fate of phenyl-derivatives, from phenyl-amines to aryl-diazonium derivatives (ADD). Four ADD were investigated: (i) benzene diazoniumtetrafluoroborate (DS), (ii) 4-decyl benzene diazoniumtetrafluoroborate (DS-C10H21), (iii) 4-carboxybenzene diazoniumtetrafluoroborate (DS-COOH) and (iv) 4-(aminoethyl) benzene diazoniumtetrafluoroborate (DS-(CH2)2NH2). Raman investigation of the above ADD confirmed the existence of an N≡N bond stretching in the range of 2285-2305 cm-1. Moreover, the strong band related to CH in plane-bending and C-N-stretching modes in the 1073-1080 cm-1 range, is a signature of phenyl derivatives stemming from ADD. Furthermore, we analyzed and discuss the H-N- (ring) symmetric stretching modes and the ring-N, as well as the benzene-ring vibrational modes, the C-H related vibrations and the functions in para-position carried by the aromatic ring. The effect of structural changes, the conformational rearrangements from amines to ADD and the influence of the substituent located in the para-position on Raman modes, were examined as well. Finally, Raman experiments supported by Density Functional Theory (DFT) modeling allowed us to determine the crystalline structure of DS-COOH.
[insu-01333413] Weathering of limestone after several decades in an urban environment
Date: 24 Jun 2016 - 09:26
Desc: The alteration of “Saint-Maximin Roche fine” limestones exposed to the Parisian urban environment during more than 60 years has been studied. It leads to changes of the texture and morphology, to the neo-formation of gypsum on the subsurface and to the deposition of carbon containing phases on the surface. Depending on the location of the blocks on the monuments, the alteration states are different related to different water activities that could influence the further alteration processes. The multiscale characterization has enabled to correlate the macrometric properties to the mesoscopic behavior, what is essential to understand the alteration mechanisms.
[hal-00826656] Low-Operating-Voltage Organic Transistors Made of Bifunctional Self-Assembled Monolayers
Date: 28 May 2013 - 11:12
Desc: Self-assembled monolayers (SAMs) are molecular assemblies that spontaneously form on an appropriate substrate dipped into a solution of an active surfactant in an organic solvent. Organic field-effect transistors are described, built on an SAM made of bifunctional molecules comprising a short alkyl chain linked to an oligothiophene moiety that acts as the active semiconductor. The SAM is deposited on a thin oxide layer (alumina or silica) that serves as a gate insulator. Platinum-titanium source and drain electrodes (either top- or bottom-contact configuration) are patterned by using electron-beam (e-beam) lithography, with a channel length ranging between 20 and 1000 nm. In most cases, ill defined current-voltage (I-V) curves are recorded, attributed to a poor electrical contact between platinum and the oligothiophene moiety. However, a few devices offer well-defined curves with a clear saturation, thus allowing an estimation of the mobility: 0.0035 cm2V-1 s-1 for quaterthiophene and 8 × 10-4 cm2V-1 s-1 for terthiophene. In the first case, the on-off ratio reaches 1800 at a gate voltage of -2 V. Interestingly, the device operates at room temperature and very low bias, which may open the way to applications where low consumption is required.
Autres contacts
U.F.R. Chimie
Bâtiment Lavoisier
15, rue Jean de Baïf
75013 PARIS