biomolécules et matériaux nanostructurés [email protected] jacques livage - collège de...
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Biomolécules et Matériaux Nanostructurés
Jacques Livage - Collège de France
www.labos.upmc.fr/lcmcp/newsiterubrique : enseignement
19.12.07
01 44 27 21 84
Spicules d’éponges
Fibres de silice permettant à l’éponge de se fixer au sol
La longueur peut atteindre le mètre
10 cm
gaine de silice autour d’un filament protéique
filament protéique
gaine de silice
Spicule = fibre optique
Nature Materials, juin 2007
Le lanréotide
les fonctions amines sont protonées en milieu légèrement acidedivision en 2 parties aromatique-aliphatique
aromatiques
aliphatiques
octapeptide dicationique
(NH3-(D)Naph-Cys-Tyr-(D)Trp-Lys-Val-Cys-Thr-CONH2
En solution dans l’eaules molécules de lanréotide s’assemblent sous forme de nanotubes
Association de 2 molécules de lanréotide via des liaisons hydrogène
En solution dans l’eaules molécules de lanréotide s’assemblent sous forme de nanotubes
liaisons hydrogène
10
enroulement
liaisons hydrogène NH….O =interactions Tyr-Tyr, Thr-Val et Val-Val
J. Pept. Sci. (2007)
Les nanotubes s ’assemblent en réseau hexagonal
microscopie électronique - cryo-fracture
Formation de mésophases en solution dans l’eau
microscopie optique entre polariseurs croisés
Templates pour la formation de nanotubes de silice
Les fonctions amines catalysent la condensation de la silice à la surface des nanotubes
Si(OEt)4 + 2H2O Si(OH)4 + 4 EtOH SiO2
hydrolyse condensation
TEOS + H2O
lanréotide
48 h
nanofibres de silice
lanréotide
Les nanotubes se forment à l’interface par diffusion lente du lanréotide à travers le TEOS
15
100 nm
1 mm
microscopie électronique
lumière polarisée
Nanotubes de silice
faisceau de fibres
1 µm
longueur plusieurs centimètres
Formation des nanotubes de silice
2 processus simultanésformation des nanotubes de lanréotide
polymérisation de la silice
attraction électrostatique NH3
+ - [SiO(OR)3]- la couche de silice facilite l’allongement du tube de lanréotide
Les nanotubes sont formés de 2 tubes de silice séparés par un tube de lanréotide
24,6 nm
9,9 11,3 13,3 14,7r(nm)
SiO2
‘ endo et ‘ exo ’ template
Nanotubes à double parois
100 nm
MET
Les 2 nanotubes sont indépendants et peuvent glisser
l’un par rapport à l’autre
30 nm50 nm
20
Chaperons moléculaires
Les chaperons moléculaires aident au repliement des protéines en évitant l’agrégation entre domaines hydrophobes
constituées de l’assemblage de sous-unités (HSP) formant deux anneaux superposés
HSP = Heat Shock Proteins
Chaperons moléculaires
vue de dessusvue de côté
≈15nm
constituées de l’assemblage de sous-unités protéiquesformant deux anneaux superposés
R.A. McMillan et al. nature materials 1 (2002) 247
25
HSP60
Cystéine
Groupements ‘ thiols ’ répartis sur un cercle de 9 nm de diamètre
9 nm
Ø = 3 nm Ø = 9 nm
Les nanoparticules d’or viennent se fixer sur les groupements thiols
Fixation sélective selon la taille
Pore particule3 nm 5 nm9 nm 10 nm
3 nm 9 nm
5nmnanoparticules d’or
10 nm
Les chaperons peuvent s’assembler pour former un réseau 2D ordonné
Le canal central est hydrophobe
Shan tang et al. IEEE Trans. Electronic Devices 54 (2007) 433
30
mémoire flash
gate
transistor à effet de champ
source drain
n
p
mémoire flash
affichage
une partie des électrons qui vont de la source au drain
est déviée vers la porte flottante
e-
les électrons retombent par effet tunnel
e-
effacement
+
+
+
Problème insérer des nanoparticules semi-conductrices (PbSe) dans une matrice isolante (SiO2)
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
réseau de chaperons + nanocristaux réseau de nanocristaux
200°C
O2
MEB MET
Nanocristaux de PbSe
Dispositif MOS
MOS = Métal Oxyde Semiconducteur
Si
35
Schéma de bande du dispositif MOS
Read Only Memories