La présente thèse décrit trois projets en synthèse dendritique. Le premier est central à la thèse et concerne la création de cavités dendritiques rigides et flexibles. Il s'agit d'un nano-objet obtenu par synthèse organique. Les trois étapes pour y arriver sont la synthèse d'un dendrimère, la reticulation intramoléculaire des dendrons suivie de l'hydrolyse de la molécule de coeur. Il en résulte une macromolécule entièrement covalente et définie dont le centre est vide. Ces cavités pourraient servir à la création de nouveaux dispositifs en électronique moléculaire ou en nanomédecine. La synthèse de telles structures s'inscrit dans la politique de recherche fondamentale en science des matériaux du laboratoire Morin. Les premiers efforts pour faire un dendrimère rigide entièrement composé d'unités aromatiques ont échoué et c'est finalement un dendrimère fait de phényles et d'acétylènes qui a été synthétisé. Tous les efforts pour le réticuler ont échoués. Parallèlement, des dendrimères (polyamidoamine) PAMAM flexibles ont été synthétisés grâce à la réaction de cycloaddition-1,3-dipolaire «clic ». Ils ont été décorés avec une variété de groupements terminaux. Ces derniers ont été installés par une méthode optimisée d'ouverture d'anhydride. Les tentatives de reticulation n'ont pas abouti. En utilisant les notions d'orthogonalité développées pour les cavités dendritiques, le premier dendrimère PAMAM à trois faces contrôlées a été synthétisé. Cette preuve de concept est une évolution des dendrimères Janus précédents et devrait trouver preneur dans le domaine de la théranostique et des diagnostiques complexes. Finalement, les problèmes de synthèse rencontrés lors de ces deux projets (cavités et PAMAM trois faces) nous ont poussés à créer une toute nouvelle architecture dendritique. Faits à partir de chaînes polyoxyéthylène (EO) et de triazoles, ces nouveaux dendrimères polyoxyéthylènetriazole (PEOT) mettent à profit un cas spécial très activé de cycloaddition-1,3-dipolaire « clic ». Leur synthèse se fait sans solvant, sans excès molaire, et surtout sans aucun catalyseur, métallique ou non. Aucun produit secondaire n'est formé et la conversion est complète à chaque génération. Des tests préliminaires de prolifération de cellules ont démontré une absence de toxicité jusqu'à au moins 1 mM pour trois lignées de cellules cancéreuses.

La découverte des nanotubes de carbone représente une avancée significative dans le domaine de la chimie des matériaux. Ce type de matériau et ses dérivés ont trouvés une utilité importante, particulièrement en électronique moléculaire. Même si la synthèse et la fonctionnalisation des nanotubes de carbone sont très développées, les matériaux produits sont souvent coûteux, de formes irrégulières, impurs et ont tendance à former des agrégats, ce qui rend leur manipulation difficile. Malgré l' intense focalisation sur les nanotubes de carbones, la recherche est encore peu développée vers des synthèses alternatives de nanostructures organiques. Plusieurs arrangements moléculaires montrent la capacité d'encapsuler ou de transporter une molécule d'intérêt à l'intérieur de cavités ou de canaux spécifiques, ce qui donne un large potentiel dans des applications en nanotechnologie. Les problèmes majeurs est un contrôle de la longueur de la structure tout en ayant une cavité rigide et une stabilité du matériau. L'objectif global de ce projet de recherche est d' obtenir un nanotube et un nanofilament organiques, covalents, solubles et stables. Pour l' obtention d'un nanotube, il y a deux stratégies proposées qui utilisent comme gabarit soit une polyrotaxane ou un polyméthylméthacrylate afin d'y assembler des dendrimères rigides. Ces dendrimères sont réticulés entre eux et le gabarit est éliminé par hydrolyse menant à la formation d'un vide. Pour l'obtention d'un nanofilament organique, covalent et stable, la stratégie employée est la polymérisation de dendrimères rigides. Un nanofilament a été obtenu par la copolymérisation de deux dendrimères. Ce matériau est fonctionnalisé avec des fullerènes C60 et des porphyrines zinc afin de démontrer son potentiel dans divers domaines de l'électronique.