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Auteur Amiens, Catherine |
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Titre : Etude de la nitruration de nanoparticules de fer zérovalent Type de document : texte imprimé Auteurs : Lorraine Haim, Auteur ; Amiens, Catherine, Directeur de thèse ; Respaud, Marc, Directeur de thèse Langues : Français (fre) Tags : NANOMATÉRIAUX MAGNÉTISME NITRURES DE FER Résumé : "Actuellement, la demande en aimants permanents croit régulièrement car ceux-ci sont utilisés dans de nombreux dispositifs électroniques de la vie quotidienne. Cependant, ils sont composés de matériaux soit toxiques (comme le cobalt) soit extrêmement polluants à extraire (comme le néodyme ou le samarium) et rares en Europe. Pour réduire notre dépendance vis-à-vis des terres rares, et disposer de matériaux plus respectueux de l'environnement, l'étude de nouvelles phases magnétiques est donc cruciale. Parmi les matériaux envisageables, les nitrures de fer sont très prometteurs et en particulier la phase alpha"-Fe_16N_2. En effet, ce matériau semi-dur possède une aimantation à saturation supérieure à celle du fer massif et une anisotropie comparable à celle des matériaux magnétiques composés de terres rares. De plus, les éléments qui le composent ne présentent aucune toxicité. Ces caractéristiques le rendent idéal pour l'élaboration d'aimants permanents. Ainsi ce travail porte sur l'étude de la nitruration de nanoparticules de fer comme voie d'accès potentielle à la phase alpha"-Fe_16N_2. Elaborer ce matériau à l'échelle nanométrique possède plusieurs avantages : 1) un ratio surface/volume plus important qui augmente la réactivité et a priori facilite l'incorporation d'azote, ce qui permet d'être dans des conditions de traitement plus douces (<200°C) et d'avoir un meilleur contrôle de forme ; 2) la réduction de taille induit a priori une augmentation de l'anisotropie de la phase nitrurée, et donc un durcissement de l'aimant. Le protocole de synthèse proposé pour la formation de ces nanoparticules s'articule donc en deux étapes : tout d'abord la synthèse contrôlée de nanoparticules de fer (0) et dans une deuxième partie l'étude de la réactivité en phase sèche de ces nanoparticules vis-à-vis d'un composé azoté (diazote ou ammoniac). Deux types de traitement en phase gaz ont été mis en œuvre : un procédé sous pression et un procédé sous flux. Nous avons donc d'abord étudié la synthèse de nanoparticules de fer. Deux précurseurs, le bis triméthylsilylamidure de fer (II) {Fe[N(SiMe_3)_2]_2}_2 et le bis(bisdiphénylamido) fer (II) {Fe[NPh_2]_2}_2 ont été comparés. Plusieurs voies de synthèse ont été mises en œuvre : décomposition seule du précurseur, ajout de différents ligands ou synthèse en présence d'une matrice polymère ; et différents paramètres ont été testés (température, ratio des réactifs, temps de synthèse...). Ce travail d'optimisation, principalement mené sur la base d'analyses en microscopie électronique et de mesures magnétiques, nous a permis d'obtenir des nanoparticules de forme parallélépipédique dont les propriétés de surface sont en adéquation avec les traitements permettant l'incorporation de l'azote. Le traitement de nanoparticules de fer (0) par exposition à N_2 ou NH_3 a confirmé la plus grande réactivité de l'ammoniac et a permis de synthétiser différentes phases de nitrures de fer comme Fe_3N, Fe_4N et Fe_2N, souvent sous forme de mélanges de phases. L'optimisation des paramètres de synthèse a toutefois permis de former la phase Fe_2N avec un grand degré de pureté. Elle a donc pu être complètement caractérisée par DRX, VSM, ICP-AES et microscopie haute résolution. Ce travail valide le choix de la stratégie de synthèse en deux étapes, et a permis de sélectionner les nanoparticules de fer les mieux adaptées à la formation des phases de nitrures de fer." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Universté Toulouse 3 Date_soutenance : 18/05/2021 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Chimie organométallique de coordination En ligne : https://theses.hal.science/tel-03329846 Etude de la nitruration de nanoparticules de fer zérovalent [texte imprimé] / Lorraine Haim, Auteur ; Amiens, Catherine, Directeur de thèse ; Respaud, Marc, Directeur de thèse . - [s.d.].
Langues : Français (fre)
Tags : NANOMATÉRIAUX MAGNÉTISME NITRURES DE FER Résumé : "Actuellement, la demande en aimants permanents croit régulièrement car ceux-ci sont utilisés dans de nombreux dispositifs électroniques de la vie quotidienne. Cependant, ils sont composés de matériaux soit toxiques (comme le cobalt) soit extrêmement polluants à extraire (comme le néodyme ou le samarium) et rares en Europe. Pour réduire notre dépendance vis-à-vis des terres rares, et disposer de matériaux plus respectueux de l'environnement, l'étude de nouvelles phases magnétiques est donc cruciale. Parmi les matériaux envisageables, les nitrures de fer sont très prometteurs et en particulier la phase alpha"-Fe_16N_2. En effet, ce matériau semi-dur possède une aimantation à saturation supérieure à celle du fer massif et une anisotropie comparable à celle des matériaux magnétiques composés de terres rares. De plus, les éléments qui le composent ne présentent aucune toxicité. Ces caractéristiques le rendent idéal pour l'élaboration d'aimants permanents. Ainsi ce travail porte sur l'étude de la nitruration de nanoparticules de fer comme voie d'accès potentielle à la phase alpha"-Fe_16N_2. Elaborer ce matériau à l'échelle nanométrique possède plusieurs avantages : 1) un ratio surface/volume plus important qui augmente la réactivité et a priori facilite l'incorporation d'azote, ce qui permet d'être dans des conditions de traitement plus douces (<200°C) et d'avoir un meilleur contrôle de forme ; 2) la réduction de taille induit a priori une augmentation de l'anisotropie de la phase nitrurée, et donc un durcissement de l'aimant. Le protocole de synthèse proposé pour la formation de ces nanoparticules s'articule donc en deux étapes : tout d'abord la synthèse contrôlée de nanoparticules de fer (0) et dans une deuxième partie l'étude de la réactivité en phase sèche de ces nanoparticules vis-à-vis d'un composé azoté (diazote ou ammoniac). Deux types de traitement en phase gaz ont été mis en œuvre : un procédé sous pression et un procédé sous flux. Nous avons donc d'abord étudié la synthèse de nanoparticules de fer. Deux précurseurs, le bis triméthylsilylamidure de fer (II) {Fe[N(SiMe_3)_2]_2}_2 et le bis(bisdiphénylamido) fer (II) {Fe[NPh_2]_2}_2 ont été comparés. Plusieurs voies de synthèse ont été mises en œuvre : décomposition seule du précurseur, ajout de différents ligands ou synthèse en présence d'une matrice polymère ; et différents paramètres ont été testés (température, ratio des réactifs, temps de synthèse...). Ce travail d'optimisation, principalement mené sur la base d'analyses en microscopie électronique et de mesures magnétiques, nous a permis d'obtenir des nanoparticules de forme parallélépipédique dont les propriétés de surface sont en adéquation avec les traitements permettant l'incorporation de l'azote. Le traitement de nanoparticules de fer (0) par exposition à N_2 ou NH_3 a confirmé la plus grande réactivité de l'ammoniac et a permis de synthétiser différentes phases de nitrures de fer comme Fe_3N, Fe_4N et Fe_2N, souvent sous forme de mélanges de phases. L'optimisation des paramètres de synthèse a toutefois permis de former la phase Fe_2N avec un grand degré de pureté. Elle a donc pu être complètement caractérisée par DRX, VSM, ICP-AES et microscopie haute résolution. Ce travail valide le choix de la stratégie de synthèse en deux étapes, et a permis de sélectionner les nanoparticules de fer les mieux adaptées à la formation des phases de nitrures de fer." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Universté Toulouse 3 Date_soutenance : 18/05/2021 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Chimie organométallique de coordination En ligne : https://theses.hal.science/tel-03329846 Development of hybrid photoelectrodes via assemblage of a ruthenium based photosensitizer and a metal-metal oxide nanocatalyst for the solar O2 generation / Quyen Nguyen Thi
Titre : Development of hybrid photoelectrodes via assemblage of a ruthenium based photosensitizer and a metal-metal oxide nanocatalyst for the solar O2 generation Titre original : Développement de photoélectrodes hybrides via l'assemblage d'un photosensibilisateur à base de ruthénium et d'un nanocatalyseur métal-oxyde métallique pour la génération d'O2 solaire Type de document : texte imprimé Auteurs : Quyen Nguyen Thi, Auteur ; Amiens, Catherine, Directeur de thèse ; Phong Tran Dinh, Directeur de thèse Langues : Anglais (eng) Tags : IRON OXIDE NANOPARTICLES BIMETALLIC NIFE OXIDE NANOPARTICLES WATER OXIDATION CATALYST HYBRID PHOTOANODE RUTHENIUM BASED-PHOTOSENSITIZER WATER SPLITTING
NANOPARTICULES D'OXYDE DE FER NANOPARTICULES BIMÉTALLIQUES NIFE CATALYSEUR D'OXYDATION DE L'EAU PHOTOANODE HYBRIDE PHOTOSENSIBILISATEUR A BASE DE RUTHÉNIUM, DÉCOMPOSITION DE L'EAURésumé : "In this work, different nanostructured catalytic systems have been synthesized by an organometallic approach to produce nanoparticles (NPs) of small size and narrow size distribution, and their catalytic activity in the water oxidation reaction has been evaluated. First Fe NPs stabilized by oleic acid were synthesized that displayed an average size of ca. 10 nm ± 1.1 nm. A gamma-Fe_2O_3 oxide layer ca. 2.6 nm thick has been formed at their surface to obtain Fe@FeOx core-shell structure of ca. 11.5 ± 2.3 nm in diameter. Despite their hydrophobicity, these nanoparticles showed good electrocatalytic activity in alkaline conditions. As the gamma-Fe_2O_3 oxide shell is well adapted to the grafting of phosphonic groups, these Fe@FeOx NPs were grafted with different aminophosphonic acids in order to transfer them into water. Preliminary assessment of their catalytic activity showed improved activity for the NPs functionalized by 3-aminopropylphosphonic acid which opens promising prospects. Subsequently, a Ru-phenanthroline light-harvester with a pendant phosphonate group was synthesized and grafted onto the Fe@FeOx core/shell NPs to afford a novel hybrid photoanode for solar-driven water splitting. Mono- and biphasic processes were investigated to graft the Ru-complex at the surface of the NPs. The monophasic process was found to be more efficient as it provided a higher grafting density at the surface of the NPs (respectively 56 and 9 Ru per nanoparticles for the mono and biphasic processes). Photoelectrochemical measurements showed that the hybrid nanocatalyst comprising the highest Ru content was ca. 9-fold more catalytically active than a simple mixture between a ruthenium polypyridyl photosensitizer bearing no grafting group and the Fe@FeOx nanoparticles, and 40-fold more active than the pristine Fe@FeOx NPs. The performance enhancement could be attributed to a more efficient electron transfer between the ruthenium polypyridyl photosensitizer and the Fe@FeOx water oxidation catalyst thanks to the covalent bonding between these two components. The covalent grafting was found to improve not only the photocatalytic activity but also the stability of the system. Finally, amorphous NiFe NPs (diameter ca. 4 nm) with two different ratios between Ni and Fe (Ni_0.5Fe_0.5 NPs and Ni_0.68Fe_0.32 NPs) were synthesized, oxidized in air and grafted with 3-aminopropylphosphonic acid in order to obtain hydrophilic systems. The electrocatalytic activity of these water-soluble NPs was studied in alkaline solution, in comparison with that of crude NiOx NPs, FeOx NPs, and Ni_0.1Fe_0.9Ox NPs. The water soluble NPs containing 32 % of Fe (Ni_0.68Fe_0.32Ox) showed the highest activity and a good durability in alkaline solution. These characteristics make these amorphous NPs potentially applicable in photoelectrochemical cells for water splitting."
"Dans ce travail, différents systèmes catalytiques nanostructurés ont été synthétisés par une approche organométallique pour obtenir des nanoparticules de petite taille et de distribution de taille étroite, et leur activité catalytique dans la réaction d'oxydation de l'eau a été évaluée. Premièrement, des NPs de fer stabilisées par l'acide oléique ont été synthétisées qui présentaient une taille moyenne d'env. 10 nm ± 1,1 nm. Une couche d'oxyde, gamma-Fe_2O_3, d'env. 2,6 nm d'épaisseur a été formée à leur surface pour obtenir des structures cœur-coquille Fe@FeOx d'env. 11,5 ± 2,3 nm de diamètre. Malgré leur hydrophobicité, ces nanoparticules ont montré une bonne activité électrocatalytique en conditions alcalines. La coquille d'oxyde gamma-Fe_2O_3 étant bien adaptée au greffage de groupements phosphoniques, ces NPs Fe@FeOx ont été greffées avec différents acides aminophosphoniques afin de les transférer dans l'eau. Une évaluation préliminaire de leur activité catalytique montre une amélioration lorsque les NPs sont greffées avec l'acide 3-aminopropyl phosphonique, ce qui ouvre des perspectives prometteuses. En outre, un photosensibilisateur, un complexe Ru-phénanthroline avec un groupe phosphonate pendant, a été synthétisé et greffé sur les NPs Fe@FeOx pour former une photoanode hybride et catalyser la photoélectrodécomposition de l'eau. Des processus mono et biphasiques ont été étudiés pour greffer le complexe à la surface des nanoparticules. Le processus monophasique s'est avéré plus efficace car il a fourni une densité de greffage plus élevée (respectivement 56 et 9 Ru par NP pour les processus mono et biphasiques). Des mesures photoélectrochimiques ont montré que le nanocatalyseur hybride comprenant la teneur en Ru la plus élevée était env. 9 fois plus actif qu'un simple mélange entre un photosensibilisateur au ruthénium sans fonction de greffage et les nanoparticules Fe@FeOx, et env. 40 fois plus actif que les NPs Fe@FeOx. L'amélioration des performances pourrait être attribuée à un transfert d'électrons plus efficace entre le photosensibilisateur et le catalyseur Fe@FeOx grâce à la liaison covalente entre ces deux composants. Le greffage covalent s'est avéré améliorer non seulement l'activité photocatalytique mais également la stabilité du système. Enfin, des NPs NiFe amorphes (diamètre env. 4 nm) avec deux compositions différentes (Ni_0,5Fe_0,5 NPs et Ni_0,68Fe_0,32 NPs) ont été synthétisées, oxydées à l'air et fonctionnalisées avec de l'acide 3-aminopropyl phosphonique. L'activité électrocatalytique de ces NP hydrosolubles a été étudiée en milieu alcalin, en comparaison avec des NPs NiOx, FeOx et Ni_0.1Fe_0.9Ox. Les NPs hydrosolubles contenant 32% de Fe (Ni_0,68Fe_0,32Ox) ont montré l'activité la plus élevée et une bonne durabilité en solution alcaline. Ces caractéristiques rendent ces NP amorphes potentiellement applicables dans les cellules photoélectrochimiques pour la photodécomposition de l'eau."Document : Thèse de Doctoat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse Date_soutenance : 26/05/2021 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination En ligne : https://theses.hal.science/tel-03343059 Development of hybrid photoelectrodes via assemblage of a ruthenium based photosensitizer and a metal-metal oxide nanocatalyst for the solar O2 generation = Développement de photoélectrodes hybrides via l'assemblage d'un photosensibilisateur à base de ruthénium et d'un nanocatalyseur métal-oxyde métallique pour la génération d'O2 solaire [texte imprimé] / Quyen Nguyen Thi, Auteur ; Amiens, Catherine, Directeur de thèse ; Phong Tran Dinh, Directeur de thèse . - [s.d.].
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Tags : IRON OXIDE NANOPARTICLES BIMETALLIC NIFE OXIDE NANOPARTICLES WATER OXIDATION CATALYST HYBRID PHOTOANODE RUTHENIUM BASED-PHOTOSENSITIZER WATER SPLITTING
NANOPARTICULES D'OXYDE DE FER NANOPARTICULES BIMÉTALLIQUES NIFE CATALYSEUR D'OXYDATION DE L'EAU PHOTOANODE HYBRIDE PHOTOSENSIBILISATEUR A BASE DE RUTHÉNIUM, DÉCOMPOSITION DE L'EAURésumé : "In this work, different nanostructured catalytic systems have been synthesized by an organometallic approach to produce nanoparticles (NPs) of small size and narrow size distribution, and their catalytic activity in the water oxidation reaction has been evaluated. First Fe NPs stabilized by oleic acid were synthesized that displayed an average size of ca. 10 nm ± 1.1 nm. A gamma-Fe_2O_3 oxide layer ca. 2.6 nm thick has been formed at their surface to obtain Fe@FeOx core-shell structure of ca. 11.5 ± 2.3 nm in diameter. Despite their hydrophobicity, these nanoparticles showed good electrocatalytic activity in alkaline conditions. As the gamma-Fe_2O_3 oxide shell is well adapted to the grafting of phosphonic groups, these Fe@FeOx NPs were grafted with different aminophosphonic acids in order to transfer them into water. Preliminary assessment of their catalytic activity showed improved activity for the NPs functionalized by 3-aminopropylphosphonic acid which opens promising prospects. Subsequently, a Ru-phenanthroline light-harvester with a pendant phosphonate group was synthesized and grafted onto the Fe@FeOx core/shell NPs to afford a novel hybrid photoanode for solar-driven water splitting. Mono- and biphasic processes were investigated to graft the Ru-complex at the surface of the NPs. The monophasic process was found to be more efficient as it provided a higher grafting density at the surface of the NPs (respectively 56 and 9 Ru per nanoparticles for the mono and biphasic processes). Photoelectrochemical measurements showed that the hybrid nanocatalyst comprising the highest Ru content was ca. 9-fold more catalytically active than a simple mixture between a ruthenium polypyridyl photosensitizer bearing no grafting group and the Fe@FeOx nanoparticles, and 40-fold more active than the pristine Fe@FeOx NPs. The performance enhancement could be attributed to a more efficient electron transfer between the ruthenium polypyridyl photosensitizer and the Fe@FeOx water oxidation catalyst thanks to the covalent bonding between these two components. The covalent grafting was found to improve not only the photocatalytic activity but also the stability of the system. Finally, amorphous NiFe NPs (diameter ca. 4 nm) with two different ratios between Ni and Fe (Ni_0.5Fe_0.5 NPs and Ni_0.68Fe_0.32 NPs) were synthesized, oxidized in air and grafted with 3-aminopropylphosphonic acid in order to obtain hydrophilic systems. The electrocatalytic activity of these water-soluble NPs was studied in alkaline solution, in comparison with that of crude NiOx NPs, FeOx NPs, and Ni_0.1Fe_0.9Ox NPs. The water soluble NPs containing 32 % of Fe (Ni_0.68Fe_0.32Ox) showed the highest activity and a good durability in alkaline solution. These characteristics make these amorphous NPs potentially applicable in photoelectrochemical cells for water splitting."
"Dans ce travail, différents systèmes catalytiques nanostructurés ont été synthétisés par une approche organométallique pour obtenir des nanoparticules de petite taille et de distribution de taille étroite, et leur activité catalytique dans la réaction d'oxydation de l'eau a été évaluée. Premièrement, des NPs de fer stabilisées par l'acide oléique ont été synthétisées qui présentaient une taille moyenne d'env. 10 nm ± 1,1 nm. Une couche d'oxyde, gamma-Fe_2O_3, d'env. 2,6 nm d'épaisseur a été formée à leur surface pour obtenir des structures cœur-coquille Fe@FeOx d'env. 11,5 ± 2,3 nm de diamètre. Malgré leur hydrophobicité, ces nanoparticules ont montré une bonne activité électrocatalytique en conditions alcalines. La coquille d'oxyde gamma-Fe_2O_3 étant bien adaptée au greffage de groupements phosphoniques, ces NPs Fe@FeOx ont été greffées avec différents acides aminophosphoniques afin de les transférer dans l'eau. Une évaluation préliminaire de leur activité catalytique montre une amélioration lorsque les NPs sont greffées avec l'acide 3-aminopropyl phosphonique, ce qui ouvre des perspectives prometteuses. En outre, un photosensibilisateur, un complexe Ru-phénanthroline avec un groupe phosphonate pendant, a été synthétisé et greffé sur les NPs Fe@FeOx pour former une photoanode hybride et catalyser la photoélectrodécomposition de l'eau. Des processus mono et biphasiques ont été étudiés pour greffer le complexe à la surface des nanoparticules. Le processus monophasique s'est avéré plus efficace car il a fourni une densité de greffage plus élevée (respectivement 56 et 9 Ru par NP pour les processus mono et biphasiques). Des mesures photoélectrochimiques ont montré que le nanocatalyseur hybride comprenant la teneur en Ru la plus élevée était env. 9 fois plus actif qu'un simple mélange entre un photosensibilisateur au ruthénium sans fonction de greffage et les nanoparticules Fe@FeOx, et env. 40 fois plus actif que les NPs Fe@FeOx. L'amélioration des performances pourrait être attribuée à un transfert d'électrons plus efficace entre le photosensibilisateur et le catalyseur Fe@FeOx grâce à la liaison covalente entre ces deux composants. Le greffage covalent s'est avéré améliorer non seulement l'activité photocatalytique mais également la stabilité du système. Enfin, des NPs NiFe amorphes (diamètre env. 4 nm) avec deux compositions différentes (Ni_0,5Fe_0,5 NPs et Ni_0,68Fe_0,32 NPs) ont été synthétisées, oxydées à l'air et fonctionnalisées avec de l'acide 3-aminopropyl phosphonique. L'activité électrocatalytique de ces NP hydrosolubles a été étudiée en milieu alcalin, en comparaison avec des NPs NiOx, FeOx et Ni_0.1Fe_0.9Ox. Les NPs hydrosolubles contenant 32% de Fe (Ni_0,68Fe_0,32Ox) ont montré l'activité la plus élevée et une bonne durabilité en solution alcaline. Ces caractéristiques rendent ces NP amorphes potentiellement applicables dans les cellules photoélectrochimiques pour la photodécomposition de l'eau."Document : Thèse de Doctoat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse Date_soutenance : 26/05/2021 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination En ligne : https://theses.hal.science/tel-03343059
Titre : Conception d’un agent de contraste nanostructuré pour l’imagerie médicale Type de document : texte imprimé Auteurs : Mathieu, Paul, Auteur ; Amiens, Catherine, Directeur de thèse ; Suraud, Marie-Gabrielle, Directeur de thèse Année de publication : 2020 Importance : 202 p. Langues : Français (fre) Tags : NANOPARTICULES IMAGERIE BIMODALE CYTOTOXICITÉ NANOMÉDECINE SOCIOLOGIE INTERDISCIPLINARITÉ Résumé : "Durant les années 1990, les nanoparticules (NPs) d’oxydes de fer ont été considérées comme de bons agents de contraste (AC) pour l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM). A partir des années 2010 cependant, elles ont été retirées du marché pour des raisons économiques : leur production n’était pas assez rentable pour les laboratoires pharmaceutiques. Dans un contexte de développement de la médecine personnalisée et d’exigence croissante sur la précision des diagnostics, l’objectif de cette thèse, fondée sur une collaboration entre des chercheurs en chimie et en sociologie, est de questionner la pertinence des NPs dans le domaine émergeant de l’imagerie multimodale. Dans cette perspective, ont été éprouvés, tant la faisabilité de leur synthèse que l’intérêt qui leur est porté par le corps médical. Cette collaboration prend place entre un laboratoire de sociologie, le Centre d’Étude et de Recherche Travail Organisation Pouvoir, et deux laboratoires de chimie : le Laboratoire de Chimie de Coordination et le Laboratoire Synthèse et Physico-chimie de Molécules d’Intérêt Biologique. La collaboration avec des sociologues a permis de mieux cerner les enjeux liés aux processus d’innovation d’un AC incluant, dans le cas d’un AC « nano », la dimension « risques ». Les enquêtes réalisées dans le milieu médical ont permis : (a) dans une approche historique, de saisir les raisons de la sous-utilisation des oxydes de fer durant les années 90 ; sous-utilisation ayant conduit à leur retrait du marché et (b) de faire émerger les propriétés jugées essentielles par le corps médical, pour un AC performant. L’état de l’art sur trois grandes techniques d’imagerie médicale (IRM, nucléaire, CT-SCAN) ainsi que sur le développement des agents de contraste lié à ces techniques sont ensuite rapportés. La synthèse d’un nanosystème cœur/coquille fer/oxyde de fer enrobé de silice (NPFe@FeOx@SiO2) et sa PEGylation sont ensuite détaillées. Une étude complète de ses propriétés magnétiques, ainsi que de sa stabilité en solution est présentée. Enfin une évaluation de ces NPs en tant qu’ AC en IRM pondérée en T2, et des analyses cytotoxiques sur des lignées cellulaires saines et cancéreuses sont détaillées. Les résultats obtenus confirment leur efficacité en imagerie et l’absence de cytotoxicité, notamment lorsque les nanosystèmes sont PEGylés. La suite du manuscrit concerne l’accès à des AC bimodaux. Dans un premier temps, nous détaillons la synthèse de complexes de bismuth ainsi que les tentatives d’incorporation de ces complexes à la couche de silice, dans le but de créer un AC bimodal IRM-CT Scan. Ensuite, le greffage d’un complexe de gadolinium à la surface des NPFe@FeOx@SiO2 et de NPSiO2 a été effectué et une évaluation des propriétés des nanomatériaux obtenus en IRM T1/T2 et de leur cytotoxicité est présentée. Dans une dernière partie, les verrous à l’élaboration d’un AC bimodal seront discutés et confrontés aux verrous à l’acquisition des machines multimodales par les hôpitaux en France. En effet, si le développement des agents de contraste multimodaux en laboratoire est en plein essor, l’équipement des machines multimodales est beaucoup plus incertain comme le montre à titre d’exemple l’étude sociologique menée sur les conditions d’acquisition et d’intégration des TEP-IRM par les hôpitaux. Nous concluons sur la portée de la collaboration entre la chimie et la sociologie et sur les perspectives ouvertes par ce travail." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 25/06/2020 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SDM) (Toulouse) Domaine : Chimie organométallique et de coordination Localisation : LCC En ligne : http://www.theses.fr/2020TOU30083 Conception d’un agent de contraste nanostructuré pour l’imagerie médicale [texte imprimé] / Mathieu, Paul, Auteur ; Amiens, Catherine, Directeur de thèse ; Suraud, Marie-Gabrielle, Directeur de thèse . - 2020 . - 202 p.
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Tags : NANOPARTICULES IMAGERIE BIMODALE CYTOTOXICITÉ NANOMÉDECINE SOCIOLOGIE INTERDISCIPLINARITÉ Résumé : "Durant les années 1990, les nanoparticules (NPs) d’oxydes de fer ont été considérées comme de bons agents de contraste (AC) pour l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM). A partir des années 2010 cependant, elles ont été retirées du marché pour des raisons économiques : leur production n’était pas assez rentable pour les laboratoires pharmaceutiques. Dans un contexte de développement de la médecine personnalisée et d’exigence croissante sur la précision des diagnostics, l’objectif de cette thèse, fondée sur une collaboration entre des chercheurs en chimie et en sociologie, est de questionner la pertinence des NPs dans le domaine émergeant de l’imagerie multimodale. Dans cette perspective, ont été éprouvés, tant la faisabilité de leur synthèse que l’intérêt qui leur est porté par le corps médical. Cette collaboration prend place entre un laboratoire de sociologie, le Centre d’Étude et de Recherche Travail Organisation Pouvoir, et deux laboratoires de chimie : le Laboratoire de Chimie de Coordination et le Laboratoire Synthèse et Physico-chimie de Molécules d’Intérêt Biologique. La collaboration avec des sociologues a permis de mieux cerner les enjeux liés aux processus d’innovation d’un AC incluant, dans le cas d’un AC « nano », la dimension « risques ». Les enquêtes réalisées dans le milieu médical ont permis : (a) dans une approche historique, de saisir les raisons de la sous-utilisation des oxydes de fer durant les années 90 ; sous-utilisation ayant conduit à leur retrait du marché et (b) de faire émerger les propriétés jugées essentielles par le corps médical, pour un AC performant. L’état de l’art sur trois grandes techniques d’imagerie médicale (IRM, nucléaire, CT-SCAN) ainsi que sur le développement des agents de contraste lié à ces techniques sont ensuite rapportés. La synthèse d’un nanosystème cœur/coquille fer/oxyde de fer enrobé de silice (NPFe@FeOx@SiO2) et sa PEGylation sont ensuite détaillées. Une étude complète de ses propriétés magnétiques, ainsi que de sa stabilité en solution est présentée. Enfin une évaluation de ces NPs en tant qu’ AC en IRM pondérée en T2, et des analyses cytotoxiques sur des lignées cellulaires saines et cancéreuses sont détaillées. Les résultats obtenus confirment leur efficacité en imagerie et l’absence de cytotoxicité, notamment lorsque les nanosystèmes sont PEGylés. La suite du manuscrit concerne l’accès à des AC bimodaux. Dans un premier temps, nous détaillons la synthèse de complexes de bismuth ainsi que les tentatives d’incorporation de ces complexes à la couche de silice, dans le but de créer un AC bimodal IRM-CT Scan. Ensuite, le greffage d’un complexe de gadolinium à la surface des NPFe@FeOx@SiO2 et de NPSiO2 a été effectué et une évaluation des propriétés des nanomatériaux obtenus en IRM T1/T2 et de leur cytotoxicité est présentée. Dans une dernière partie, les verrous à l’élaboration d’un AC bimodal seront discutés et confrontés aux verrous à l’acquisition des machines multimodales par les hôpitaux en France. En effet, si le développement des agents de contraste multimodaux en laboratoire est en plein essor, l’équipement des machines multimodales est beaucoup plus incertain comme le montre à titre d’exemple l’étude sociologique menée sur les conditions d’acquisition et d’intégration des TEP-IRM par les hôpitaux. Nous concluons sur la portée de la collaboration entre la chimie et la sociologie et sur les perspectives ouvertes par ce travail." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 25/06/2020 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SDM) (Toulouse) Domaine : Chimie organométallique et de coordination Localisation : LCC En ligne : http://www.theses.fr/2020TOU30083
Titre : Effet de taille et de surface sur les propriétés physiques de nanoparticules superparamagnétiques Titre original : Size and surface effectson the physical properties of superparamagneticnanoparticles Type de document : texte imprimé Auteurs : Margeat, Olivier, Auteur ; Amiens, Catherine, Directeur de thèse ; Bruno Chaudret, Directeur de thèse Année de publication : 2005 Langues : Français (fre) Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 29/09/2005 Domaine : Chimie et Physicochimie des Eléments de Transition Localisation : LCC En ligne : https://www.theses.fr/2005TOU30126 Effet de taille et de surface sur les propriétés physiques de nanoparticules superparamagnétiques = Size and surface effectson the physical properties of superparamagneticnanoparticles [texte imprimé] / Margeat, Olivier, Auteur ; Amiens, Catherine, Directeur de thèse ; Bruno Chaudret, Directeur de thèse . - 2005.
Langues : Français (fre)
Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 29/09/2005 Domaine : Chimie et Physicochimie des Eléments de Transition Localisation : LCC En ligne : https://www.theses.fr/2005TOU30126
Titre : Synthèse et caractérisation de nanoparticules bimétalliques NiFe et applications en catalyse Type de document : texte imprimé Auteurs : François Robert, Auteur ; Karine Philippot, Directeur de thèse ; Amiens, Catherine, Directeur de thèse Année de publication : 2022 Langues : Français (fre) Tags : NANOPARTICULES BIMÉTALLIQUES NANOCHIMIE CATALYSE HYDROGÉNATION ÉLECTRO OXYDATION DE L'EAU NIFE Résumé : "À travers l'utilisation de ressources dites renouvelables (biomasse, eau) et le développement de ''nanocatalyseurs'' permettant l'amélioration des performances catalytiques, deux applications ont été étudiées dans ce projet : (1) l'hydrogénation des sucres en polyols, en particulier l'hydrogénation sélective du xylose en xylitol, molécule d'intérêt dans l'industrie principalement agroalimentaire en tant qu'édulcorant ; et (2) l'électrolyse de l'eau pour la formation de dihydrogène, en particulier la réaction d'oxydation de l'eau en dioxygène, étape limitante du processus de scission de l'eau. A cette fin, nous avons considéré la synthèse de nanocatalyseurs modèles consistant en des nanoparticules (NPs) bimétalliques à base de Ni et de Fe, dans l'objectif de remplacer les catalyseurs de métaux nobles (Ru, Pd, Ir, etc.) faisant actuellement référence pour ces applications. Selon une approche organométallique, permettant le contrôle des paramètres physicochimiques des NPs (taille, composition, ordre chimique, structure), différents systèmes de NPs bimétalliques NiFe ont été développés en variant les paramètres de synthèse (nature du précurseur, nature du solvant, absence/présence d'un stabilisant additionnel, température). Ainsi, des NPs quasi sphériques de petites tailles (1,5 - 3,5 nm) et dispersables en solution organique ou aqueuse ont été obtenues pour trois compositions en métaux : Ni1Fe1, Ni2Fe1, Ni1Fe9, avec des arrangements atomiques particuliers. Une ségrégation partielle des deux métaux est observée pour les NPs de compositions Ni1Fe1 et Ni2Fe1, synthétisé à l'aide des précurseurs {Fe[N(SiMe3)2]2}2, et Ni(COD)2, avec une position du Fe en surface et du Ni (cfc) au cœur, imputable en partie à la différence de cinétiques de décomposition/réduction des précurseurs métalliques utilisés. Pour la composition Ni1Fe9 synthétisée à partir des mêmes précurseurs métalliques, des NPs alliage sont formées, adoptant un arrangement polytétraédrique, habituellement rencontré pour des NPs monométalliques de Fe et de Co. Un alliage de même arrangement est obtenu pour des NPs Ni1Fe1 en changeant le précurseur de fer par le complexe [Fe(NPh2)2]2. Toutefois, dans des conditions plus drastiques (élévation de la température, durée, agitation), ce sont des NPs Ni1Fe1 d'alliage cfc qui sont obtenues, de plus grande taille (≈ 10nm) et organisées en superstructures. Cette diversité de systèmes démontre la richesse de la méthode de synthèse dite organométallique utilisée pour accéder à des NPs NiFe de différents ordres chimiques et structures. L'évolution structurale de ces NPs en fonction de leur environnement (dépôt sur un support de silice et/ou exposition à l'air/H2) a été étudiée afin de connaître leur état de surface dans des conditions proches de celles des applications catalytiques. Les tests catalytiques d'hydrogénation du xylose en xylitol ont été menés avec les NPs supportées sur silice, dans deux solvants différents, l'eau et un solvant eutectique profond (DES). Ils ont conduit à des résultats comparables aux données de la littérature, avec notamment l'activité catalytique la plus élevée obtenue pour les NPs bimétalliques de composition Ni2Fe1. La même relation composition/activité a été observée en électro-oxydation de l'eau. Ce travail a démontré qu'associer les deux métaux non-nobles que sont le Ni et le Fe au sein de NPs bimétalliques peut conduire à des performances catalytiques en hydrogénation du xylose et en électro-oxydation de l'eau comparables à celles de catalyseurs usuels, profitant d'un effet de synergie entre les deux métaux." Document : Thèse de doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 21/04/2022 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination Localisation : LCC En ligne : http://www.theses.fr/s294700 Synthèse et caractérisation de nanoparticules bimétalliques NiFe et applications en catalyse [texte imprimé] / François Robert, Auteur ; Karine Philippot, Directeur de thèse ; Amiens, Catherine, Directeur de thèse . - 2022.
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Tags : NANOPARTICULES BIMÉTALLIQUES NANOCHIMIE CATALYSE HYDROGÉNATION ÉLECTRO OXYDATION DE L'EAU NIFE Résumé : "À travers l'utilisation de ressources dites renouvelables (biomasse, eau) et le développement de ''nanocatalyseurs'' permettant l'amélioration des performances catalytiques, deux applications ont été étudiées dans ce projet : (1) l'hydrogénation des sucres en polyols, en particulier l'hydrogénation sélective du xylose en xylitol, molécule d'intérêt dans l'industrie principalement agroalimentaire en tant qu'édulcorant ; et (2) l'électrolyse de l'eau pour la formation de dihydrogène, en particulier la réaction d'oxydation de l'eau en dioxygène, étape limitante du processus de scission de l'eau. A cette fin, nous avons considéré la synthèse de nanocatalyseurs modèles consistant en des nanoparticules (NPs) bimétalliques à base de Ni et de Fe, dans l'objectif de remplacer les catalyseurs de métaux nobles (Ru, Pd, Ir, etc.) faisant actuellement référence pour ces applications. Selon une approche organométallique, permettant le contrôle des paramètres physicochimiques des NPs (taille, composition, ordre chimique, structure), différents systèmes de NPs bimétalliques NiFe ont été développés en variant les paramètres de synthèse (nature du précurseur, nature du solvant, absence/présence d'un stabilisant additionnel, température). Ainsi, des NPs quasi sphériques de petites tailles (1,5 - 3,5 nm) et dispersables en solution organique ou aqueuse ont été obtenues pour trois compositions en métaux : Ni1Fe1, Ni2Fe1, Ni1Fe9, avec des arrangements atomiques particuliers. Une ségrégation partielle des deux métaux est observée pour les NPs de compositions Ni1Fe1 et Ni2Fe1, synthétisé à l'aide des précurseurs {Fe[N(SiMe3)2]2}2, et Ni(COD)2, avec une position du Fe en surface et du Ni (cfc) au cœur, imputable en partie à la différence de cinétiques de décomposition/réduction des précurseurs métalliques utilisés. Pour la composition Ni1Fe9 synthétisée à partir des mêmes précurseurs métalliques, des NPs alliage sont formées, adoptant un arrangement polytétraédrique, habituellement rencontré pour des NPs monométalliques de Fe et de Co. Un alliage de même arrangement est obtenu pour des NPs Ni1Fe1 en changeant le précurseur de fer par le complexe [Fe(NPh2)2]2. Toutefois, dans des conditions plus drastiques (élévation de la température, durée, agitation), ce sont des NPs Ni1Fe1 d'alliage cfc qui sont obtenues, de plus grande taille (≈ 10nm) et organisées en superstructures. Cette diversité de systèmes démontre la richesse de la méthode de synthèse dite organométallique utilisée pour accéder à des NPs NiFe de différents ordres chimiques et structures. L'évolution structurale de ces NPs en fonction de leur environnement (dépôt sur un support de silice et/ou exposition à l'air/H2) a été étudiée afin de connaître leur état de surface dans des conditions proches de celles des applications catalytiques. Les tests catalytiques d'hydrogénation du xylose en xylitol ont été menés avec les NPs supportées sur silice, dans deux solvants différents, l'eau et un solvant eutectique profond (DES). Ils ont conduit à des résultats comparables aux données de la littérature, avec notamment l'activité catalytique la plus élevée obtenue pour les NPs bimétalliques de composition Ni2Fe1. La même relation composition/activité a été observée en électro-oxydation de l'eau. Ce travail a démontré qu'associer les deux métaux non-nobles que sont le Ni et le Fe au sein de NPs bimétalliques peut conduire à des performances catalytiques en hydrogénation du xylose et en électro-oxydation de l'eau comparables à celles de catalyseurs usuels, profitant d'un effet de synergie entre les deux métaux." Document : Thèse de doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 21/04/2022 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination Localisation : LCC En ligne : http://www.theses.fr/s294700
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