(Fabrice Carnal)

Les polyélectrolytes, depuis de nombreuses années, font l’objet d’intenses recherches expérimentales et théoriques en raison de la présence, sur ces structures, de nombreux groupements chargés qui sont représentatifs d’une large classe de composés (comme les polymères chargés utilisés dans le traitement des eaux usées), les macroions comme les micelles (composé d’association à base de tensioactifs) et les biomacromolécules (protéines, ADN, polysaccharides) que l’on retrouve en grand nombre dans les systèmes naturels.

En raison du nombre important de paramètres physico-chimiques qui influencent directement la conformation, la réactivité chimique et l’association des polyélectrolytes avec d’autres éléments (métaux lourds, nanoparticules, etc), il est important de pouvoir étudier ces systèmes de façon systématique et rationnelle. En particulier, il est bien connu que les contre-ions et les co-ions qui accompagnent les polyélectrolytes jouent un rôle très important (importance du solvant).

Afin de combler le vide entre les études théoriques et expérimentales et afin d’étudier ces processus plus en détail des simulations numériques du type Monte Carlo sont développées. Ces résultats permettent de mieux comprendre par exemple comment une nanoparticule peut dénaturer une protéine naturelle.

C’est ainsi que les propriétés acides et basiques de chaînes de polymères chargées (polyélectrolytes faibles) entourées de leurs contre-ions et co-ions sont étudiées afin de tenir compte de façon explicite de la présence d’un sel mono, di et trivalent (métaux et nanoparticules) et sur la variation du degré de dissociation des polyélectrolytes. Des effets antagonistes sont généralement observés. D’un côté, les répulsions électrostatiques le long des chaînes augmentent avec le pH ce qui favorise l’expansion des chaînes. D’un autre côté, en raison de l’augmentation du degré de dissociation des chaînes, les ions explicites s’accumulent le long des chaînes ce qui limite les interactions intramoléculaires. Nous montrons également que la présence d’ions fortement chargés favorise le processus de déprotonation des chaînes et résulte dans d’importants changement de conformations (extension, collapse, redissolution).

a) du sel monovalent conduit ici à la formation d’une chaîne de polymère de structure étendue à pH élevé. b) un sel trivalent conduira à la formation d’une structure beaucoup plus compacte.