Nouvelles synthèses de nanoparticules d’or stabilisées par des carbènes N-hétérocyclique

Axe 2 - Matériaux multifonctionnels et environnement

Thèse de Laura Hippolyte

Ce travail de recherche est financée à moitié par le LabEx MiChem, l'autre moitié par l'ED 397. Le LabEx Matisse a assuré l'environnement de la thèse. La thèse a débuté le 1er octobre 2015, elle a été soutenue le 28 novembre 2018.

Laboratoires co-porteurs

Institut Parisien de Chimie Moléculaire
Equipe : MACO
Porteur de projet : Louis Fensterbank
Co-encadrante : Marine Desage-El Murr
Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM)
Equipe : CSOB
Co-encadrante : Denis Lesage
Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP)
Equipe : Equipe Hybrid Materials and Nano-Materials
Co-encadrant : François Ribot

Mots clés

Nanoparticules, Or, synthèse, NHC, NHC-borane, carbène, carbène mésoionique

Projet de recherche

Récemment, les carbènes N-hétérocycliques (NHC) ont suscité un intérêt important dans le domaine de la chimie des matériaux. En effet, cette nouvelle catégorie de ligands forme des liaisons très fortes avec une diversité de métaux et leur structure, ainsi que leurs propriétés électroniques, peuvent être adaptées par de la synthèse organique. Cette forte liaison est d’un intérêt particulier dans le domaine des nanoparticules d’or (NP) et des synthèses ont déjà été proposées. En effet, les NPs présentent de nombreuses applications potentielles, par exemple dans les capteurs, en catalyse ou médecine, mais ces applications sont parfois freinées par un manque de stabilité du ligand de surface. Ce travail de thèse s’est concentré sur le développement de nouvelles synthèses de nanoparticules d’or stabilisées par des NHC. D’abord, en revisitant une procédure existante à base de sels d’imidazoliums, ce qui a mené à une synthèse n’utilisant que les composés commerciaux : AuCl et NaBH4 et des halogénures d’imidazolium, facilement obtenus. Une synthèse totalement nouvelle a ensuite été développée en utilisant des NHC-boranes qui sont des adduits de Lewis stables. Nous avons montré pour la première fois que les NHC-boranes peuvent être utilisés comme réactifs "2-en-1" dans la synthèse de NP : comme réducteurs du précurseur d’or et comme source de NHC. Enfin, nous sommes les premiers à décrire la synthèse de NP stabilisées par des carbènes mésoioniques (MIC).Les MICs sont une sous-catégorie des NHCs qui sont préparés par « chimie click » et qui présentent des propriétés électroniques uniques. Un intérêt particulier a été porté à la caractérisation des nanoparticules, notamment par XPS.

Publication

N. Bridonneau, L. Hippolyte, D. Mercier, D. Portehault, M. Desage-El Murr, P. Marcus, L. Fensterbank, C. Chanéac, F. Ribot
N-heterocyclic carbene-stabilized gold nanoparticles with tunable sizes
Dalton Trans., 2018, 47, 6850-6859
DOI: 10.1039/C8DT00416A
Xavier Frogneux, Laura Hippolyte, Dimitri Mercier, David Portehault, Corinne Chanéac, Clément Sanchez, Philippe Marcus, François Ribot, Louis Fensterbank, Sophie Carenco
Direct Synthesis of N-Heterocyclic Carbene-Stabilized Copper Nanoparticles from a N-Heterocyclic Carbene-Borane
--- embargo---