Université de Strasbourg

Adrian-Mihail Stadler

Biographie

Institut de science et d'ingénierie supramoléculaires (ISIS) - UMR 7006, université de Strasbourg et CNRS

Adrian-Mihail Stadler, USIAS Fellow 2018

Le Dr. Adrian-Mihail Stadler est chercheur au Centre national de la recherche scientifique (CNRS), rattaché à l’Institut de science et d'ingénierie supramoléculaires (ISIS) de l’université de Strasbourg et chef de projet à l’Institut de nanotechnologie (INT) du Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Il a suivi des études de chimie au sein des universités de Bucarest, Paris XI et Strasbourg, ainsi que des études de droit à Paris I Panthéon-Sorbonne et à Strasbourg. Pour sa thèse (2004) en chimie supramoléculaire, effectuée à Strasbourg sous la direction du professeur Jean-Marie Lehn, il a obtenu le prix Sigma-Aldrich de la Société française de chimie ainsi qu’un prix de l’université Louis Pasteur de Strasbourg. En 2014, il devient titulaire de l’habilitation à diriger des recherches (HdR).

Ses centres d’intérêt scientifiques sont la chimie supramoléculaire, la chimie de coordination, la chimie dynamique, les dispositifs et machines moléculaires, la chimie des dendrimères et l’histoire de la chimie (notamment celle de la chimie strasbourgeoise et alsacienne).

Projet - Machines moléculaires à fonctions mécaniques multiples

Novembre 2018 - octobre 2020

L’importance et l’intérêt du domaine des machines moléculaires ont été récemment confirmés par l’attribution du prix Nobel de chimie aux chimistes Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart et Bernard L. Feringa en 2016. Les machines moléculaires comprennent des molécules ou des assemblages supramoléculaires, lesquels peuvent accomplir des fonctions de mouvement déclenchées par des stimuli et possèdent une amplitude significative ou un sens défini. L’introduction de tels dispositifs dans des polymères peut conduire à des dispositifs moléculaires mécaniques comportant de nouvelles propriétés et pouvant avoir des applications intéressantes. A titre d’exemple potentiel, on peut imaginer un polymère contractile biocompatible dont les mouvements seraient contrôlés par des stimuli, et qui pourrait remplacer ou réparer des tissus musculaires endommagés.

Dans ce domaine captivant et en évolution permanente, la plupart des machines moléculaires peuvent accomplir seulement un type de fonction de mouvement. Afin d’explorer de nouveaux matériaux et outils chimiques et de leur conférer une certaine mobilité dans le passage d’une fonction à une autre, nous proposons ici des machines moléculaires de nature polymère, lesquelles pourront réaliser plusieurs types de mouvements induits par des stimuli. Dans le cadre de ce projet – qui se rapporte à plusieurs domaines : chimie de coordination, machines moléculaires, chimie des polymères, chimie dynamique constitutionnelle… – ce concept pourra être mis en pratique de deux manières :

a) par polymérisation covalente et échange constitutionnel. Cette approche comprend deux étapes principales. Dans la première, une machine moléculaire (à laquelle on aura attaché deux groupes fonctionnels appropriés) produira, par réaction avec un espaceur (possédant deux groupes fonctionnels pouvant réagir avec ceux de la machine), un polymère. Un bon candidat pour cette première étape est une machine moléculaire (A) que nous avons développée récemment, et qui peut accomplir deux types de fonctions de mouvement induites par les cations métalliques et contrôlées par les variations du pH (la contraction d’un brin linéaire en une structure en Z et le changement de la hauteur de ce Z). Dans la seconde étape est introduite une deuxième machine moléculaire (B), laquelle peut accomplir un nouveau type de mouvement (par exemple, une isomérisation cis/trans) et dont le fonctionnement est modulé par un autre type de stimuli (la lumière). Cette étape consiste en un échange chimique au cours duquel les unités de machine A du polymère sont remplacées, dans certaines conditions, par celles de machine B. De cette manière et dans les conditions d’un échange rendu réversible, il serait possible de générer, à partir d’un même système, une machine moléculaire polymère dont la constitution pourra être modifiée (en incorporant, selon le cas, l’un ou l’autre type de machine moléculaire), et qui pourra accomplir des fonctions mécaniques multiples. Qui plus est, les autres propriétés (notamment physiques) du polymère pourront être modulées par la nature de l’espaceur.

b) par la copolymérisation de deux types de machines moléculaires. Les deux dispositifs mécaniques A et B mentionnés ci-dessus seront décorés (par exemple avec des aldéhydes et amines, ou avec des diènes et diénophiles) afin de les rendre comonomères. Leur copolymérisation devrait produire un polymère qui pourra effectuer les trois types de mouvements présentés précédemment.

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