Biomolécules et Matériaux Nanostructurés

1. Biomolécules et Matériaux Nanostructurés Jacques Livage - Collège de France livage@ccr.jussieu.fr 01 44 27 21 84 www.labos.upmc.fr/lcmcp/newsite rubrique : enseignement 19.12.07

3. Spicules d’éponges

4. 10 cm Fibres de silice permettant à l’éponge de se fixer au sol La longueur peut atteindre le mètre

5. gaine de silice gaine de silice autour d’un filament protéique filament protéique

6. Spicule = fibre optique

7. Nature Materials, juin 2007

8. octapeptide dicationique aromatiques aliphatiques Le lanréotide (NH3-(D)Naph-Cys-Tyr-(D)Trp-Lys-Val-Cys-Thr-CONH2 les fonctions amines sont protonées en milieu légèrement acide division en 2 parties aromatique-aliphatique

9. En solution dans l’eau les molécules de lanréotide s’assemblent sous forme de nanotubes Association de 2 molécules de lanréotide via des liaisons hydrogène

10. En solution dans l’eau les molécules de lanréotide s’assemblent sous forme de nanotubes 10 liaisons hydrogène

11. J. Pept. Sci. (2007) enroulement liaisons hydrogène NH….O = interactions Tyr-Tyr, Thr-Val et Val-Val

12. Les nanotubes s ’assemblent en réseau hexagonal

13. microscopie électronique - cryo-fracture

14. Formation de mésophases en solution dans l’eau microscopie optique entre polariseurs croisés

15. hydrolyse condensation Si(OEt)4 + 2H2O Si(OH)4 + 4 EtOH SiO2 nanofibres de silice TEOS + H2O lanréotide lanréotide 48 h 15 Templates pour la formation de nanotubes de silice Les fonctions amines catalysent la condensation de la silice à la surface des nanotubes Les nanotubes se forment à l’interface par diffusion lente du lanréotide à travers le TEOS

16. microscopie électronique 100 nm 1 mm lumière polarisée 1 µm faisceau de fibres Nanotubes de silice longueur plusieurs centimètres

17. formation des nanotubes de lanréotide polymérisation de la silice 2 processus simultanés Formation des nanotubes de silice attraction électrostatique NH3+ - [SiO(OR)3]- la couche de silice facilite l’allongement du tube de lanréotide

19. 24,6 nm SiO2 9,9 11,3 13,3 14,7 r(nm) Les nanotubes sont formés de 2 tubes de silice séparés par un tube de lanréotide ‘ endo et ‘ exo ’ template

20. 50 nm 30 nm 100 nm 20 Nanotubes à double parois MET Les 2 nanotubes sont indépendants et peuvent glisser l’un par rapport à l’autre

21. Chaperons moléculaires

22. Les chaperons moléculaires aident au repliement des protéines en évitant l’agrégation entre domaines hydrophobes

23. constituées de l’assemblage de sous-unités (HSP) formant deux anneaux superposés HSP = Heat Shock Proteins

24. ≈15nm vue de côté vue de dessus Chaperons moléculaires constituées de l’assemblage de sous-unités protéiques formant deux anneaux superposés

25. R.A. McMillan et al. nature materials 1 (2002) 247 25

26. Cystéine 9 nm HSP60 Groupements ‘ thiols ’ répartis sur un cercle de 9 nm de diamètre

27. Ø = 3 nm Ø = 9 nm

28. Pore particule 3 nm 5 nm 9 nm 10 nm Fixation sélective selon la taille Les nanoparticules d’or viennent se fixer sur les groupements thiols

29. Les chaperons peuvent s’assembler pour former un réseau 2D ordonné Le canal central est hydrophobe 9 nm 3 nm 10 nm 5nm nanoparticules d’or

30. Shan tang et al. IEEE Trans. Electronic Devices 54 (2007) 433 30

31. mémoire flash transistor à effet de champ gate n source drain p

32. effacement affichage + e- e- + + les électrons retombent par effet tunnel une partie des électrons qui vont de la source au drain est déviée vers la porte flottante mémoire flash Problème insérer des nanoparticules semi-conductrices (PbSe) dans une matrice isolante (SiO2)

33. Dépôt d’un film de SiO2 sur Si Immersion dans une solution de PTS Greffage Si-OH + R Adsorption des chaperons par le canal central via des interactions ‘ hydrophobe-hydrophobe ’ Réseau 2D de chaperons sur SiO2/Si

34. réseau de nanocristaux réseau de chaperons + nanocristaux 200°C O2 MET MEB Nanocristaux de PbSe

35. 35 Dispositif MOS Si MOS = Métal Oxyde Semiconducteur

36. Read Only Memories Schéma de bande du dispositif MOS