Doctorat en chimie moléculaire – Fabrication et études de matériaux photocommutables coopératifs pour régler l’organisation de systèmes biologiques complexes

Contexte. La fabrication de matériaux à partir de composés moléculaires aborde aujourd’hui de nombreux domaines de notre vie quotidienne (médicaments, display, écran plat…). L’auto-assemblage de petites molécules fonctionnelles est souvent impliqué pour produire des nanomatériaux ou des films nanométriques dont les propriétés sont régies par l’orientation et la densité moléculaires. L’optimisation des propriétés des molécules individuelles a donc généralement été la principale préoccupation, mais la maîtrise des phénomènes coopératifs à l’échelle nanométrique reste encore négligée, malgré son importance capitale. En effet, l’activation massive en réponse à de faibles perturbations produites par des stimuli optiques, mécaniques, thermiques, électriques ou magnétiques représente un enjeu important, abordant de nombreux sujets (échafaudages biologiques pour la croissance d’organoïdes, matériaux thermoélectriques pour produire de l’énergie à partir de la récupération de chaleur, spintronique pour la production à grande vitesse et transfert et stockage d’informations à haute densité, production de micro- et nanorobots comme futurs actionneurs possibles en chirurgie).

Etudes de recherche. Les travaux de recherche ciblés porteront donc sur des molécules photoactivables, susceptibles d’une réponse macroscopique importante lorsqu’elles sont traitées en tant que matériaux, pouvant conduire à l’administration de médicaments et à une déformation contrôlée de films minces. Il abordera la synthèse de molécules avant de les transformer en films minces, afin d’étudier des processus coopératifs en induisant des déformations de surface majeures, de moduler les propriétés de surface, et à terme de contrôler l’adhésion et les interactions de systèmes biologiques complexes (cellules, assemblages protéines/ADN). Les investigations physico-chimiques examineront d’abord la capacité des films minces à se déformer sous l’exposition à la lumière ou à une perturbation mécanique, provoquée à l’échelle nanométrique par la pointe d’un microscope à force atomique (AFM). Ils seront étendus au couplage de systèmes biologiques avec des surfaces photodéformables pour modifier et quantifier de manière contrôlée l’organisation et les réponses qui en résultent, par la lumière uniquement.