Ce travail de thèse s'articule autour la résolution des structures cristallines par diffraction des rayons X et neutrons sur poudres en utilisant les méthodes d'optimisation globale. Le premier sujet concerne les phénomènes d'ordre-désordre observés dans certains solides moléculaires organiques de type globulaire. Le deuxième est centré sur la famille des neuropeptides opiacés. Ces neurotransmetteurs régulent, au sein du système nerveux central, les fonctions sensitives telles que la douleur et la respiration. Le but de notre étude était de déterminer la structure cristalline de la Leu-enkephaline, sous sa forme complète ou fragmentée. Enfin, le troisième sujet d'étude est la localisation d'une molécule de benzène adsorbée sur des zéolithes X au sodium de structure déjà connue. Ce résultat a été obtenu par simulation et l'utilisation de cartes d'entropie maximale.

Ce travail est consacré à l'élaboration de phyllosilicates de type montmorillonite et à l'étude de la répartition des éléments métalliques dans leur charpente.<br />Des généralités concernant les phyllosilicates sont d'abord abordées, en particulier les formes dioctaédriques à trois couches (2:1) dont la montmorillonite fait partie. Les méthodes de synthèse de ce minéral sont passées en revue. La synthèse hydrothermale en milieu fluoré et les techniques analytiques utilisées pour caractériser les matériaux (DRX, TG-ATD, analyses chimiques) sont ensuite présentées. Une attention particulière est donnée à la description de la RMN et de l'EXAFS. Une étude systématique des produits de synthèse est alors réalisée pour les deux systèmes : MO-Al2O3-SiO2 (M = Mg ou Zn). Les hydrogels sont préparés en se basant sur la formule chimique de demi-maille : Na2x[Al2(1-x)M2x]Si4O10(OH)2 (x : taux de substitution octaédrique théorique). Un phyllosilicate de type montmorillonite est obtenu pour un taux de magnésium 0,10 < x < 0,25 et le taux de zinc x = 0,10. Outre les substitutions Mg/Al en couche octaédrique, des substitutions Al/Si en couche tétraédrique sont observées par RMN du 29Si et de 27Al. La RMN du 19F montre l'existence d'une ségrégation des éléments octaédriques pour le phyllosilicate(Mg). Dans le cas du système MgO-Al2O3-SiO2, l'étude de la durée de cristallisation montre que la kaolinite est une phase intermédiaire. Le pH optimal est compris entre 5,0 et 5,5. La présence d'une petite quantité d'ion F- dans le milieu réactionnel acide est nécessaire (0,05 < F/SiO2 < 0,10). L'ion Na+ mobilise le moins les substitutions tétraédriques. Enfin, l'EXAFS au seuil K de Zn et Mg montre une distorsion des couches du feuillet et pour le phyllosilicate(Zn), une ségrégation des éléments octaédriques. Une méthode de détermination quantitative de Al total contenu dans un phyllosilicate de type montmorillonite par RMN de 27Al, permettant l'accès au rapport AlVI/AlIV est mise au point.

Cette thèse traite de la préparation de micro-composites formés d'une couche continue de zéolithe recouvrant un cœur d'une zéolithe différente et de l'étude des processus de leur formation. Plusieurs types structuraux de zéolithe ont été retenus et combinés (BEA, FAU, LTA, MFI, MOR, SOD), couvrant une large gamme de compositions chimiques et de types structuraux pour déterminer les facteurs contrôlant la formation du composite zéolithe-zéolithe. La synthèse d'une couche à été faite sans (synthèse directe) et avec (croissance secondaire) ensemencement de la zéolithe de cœur par des germes de la zéolithe de couche. La synthèse directe de composites a montré que la correspondance structurale entre les deux zéolithes et le contrôle de la réactivité de la surface de la zéolithe de cœur sont des facteurs importants pour obtenir une couche continue de zéolithe sur une autre. Les facteurs contrôlant la formation de composites à partir de la croissance secondaire de germes sont les suivants : (i) la correspondance chimique de la zéolithe de cœur et de couche ; (ii) la stabilité des zéolithes de cœur dans le milieu de synthèse ; (iii) et la cinétique de croissance de la couche. Les matériaux synthétisés devraient permettre d'améliorer les performances de procédés de la pétrochimie en particulier et ouvrir de nouvelles applications pour les matériaux zéolithiques.

Cette thèse a pour objet l'élaboration et l'étude des propriétés de revêtements d'oxyde de zinc en vue de protéger le polycarbonate (PC) contre la photodégradation et ainsi d'augmenter la durabilité de ce polymère. Ces revêtements ont été déposés par pulvérisation cathodique radiofréquence à effet magnétron dans un plasma argon-oxygène. La phase plasma a été caractérisée par spectroscopie d'émission optique en fonction des paramètres de pulvérisation. Les couches de ZnO ont été soumises à des traitements thermiques dans différentes atmosphères (air, azote, vide). Il en résulte une modification de leur composition, de leurs propriétés structurales et optiques et de leurs contraintes internes.<br />L'adhésion du revêtement sur un film de polycarbonate a été caractérisée au moyen du test de pelage. Elle dépend des conditions de dépôt. Pour l'améliorer, différents traitements plasma (Ar, Ar-O2, CO2) de courte durée ont été appliqués au polymère. Ils ont augmenté l'énergie de surface du PC, le meilleur traitement étant celui à base de dioxyde de carbone. Ils ont permis une fonctionnalisation de la surface qui a été mise en en évidence par XPS.<br />L'étude de la photodégradation du PC montre que l'effet photoprotecteur du revêtement de ZnO dépend de son épaisseur et de ses conditions d'élaboration. L'introduction de couches supplémentaires d'alumine a apporté une meilleure protection du PC en évitant l'action photocatalytique de ZnO et en améliorant ses propriétés mécaniques.

Les phénomènes de sorption aux interfaces solide-liquide jouent un rôle important dans le transport des éléments toxiques ou radioactifs et pour la prévision de la sûreté des sites de stockage de déchets. Notre étude a consisté à déterminer les mécanismes de fixation du sélénium (élément toxique à forte concentration mais également radionucléide à vie longue présent parmi les déchets de la fission nucléaire) et à sélectionner les matériaux sorbants les plus efficaces. Deux types de matériaux ont été choisis pour cette étude : une hydroxyapatite et une fluoroapatite Ca10 (PO4)6 (OH, F)2 ainsi que des oxy-hydroxydes de fer (goethite FeOOH et hématite Fe2O3). Après avoir comparé les propriétés d'acido-basicité de surface de la goethite et de l'hématite avec celles de l'alumine g-Al2O3 et de la bayerite Al (OH)3 grâce à des mesures de zétamétrie et des titrages potentiométriques (mise en évidence de l'influence de la cinétique, de l'évolution du solide au cours de la phase d'hydratation, de la solubilité du matériau et des impuretés présentes en surface), nous avons étudié la sorption des espèces sélénites (SeIV) et sélénates (SeVI). Sur la goethite et l'hématite, SeIV se sorbe en plus grande quantité que SeVI, la sorption augmentant fortement en milieu acide. De plus, les courbes de sorption peuvent être ajustées à l'aide de modèles de complexation de surface : dans le cas de SeIV, on identifie un complexe de sphère interne (monodentate ou bidentate) alors que SeVI formerait plutôt un complexe de sphère externe. Dans le cas des apatites, la sorption de SeIV se produit par échange d'ions entre les PO4 de l'apatite et SeO32-. Grâce à un modèle mathématique et des mesures par XPS et ICP/OES, la profondeur de pénétration des ions dans la matrice apatitique a pu être déterminée. En comparaison, le cadmium, dont on étudie également la sorption, diffuse plus profondément dans le solide.

Ce travail s'intéresse à la fonctionnalisation de nanoparticules de silice par des organosilanes,<br />en milieu hydroalcoolique et en milieu aqueux, ainsi qu'à la nature des liens formés avec la<br />surface.<br />Une étude bibliographique est consacrée à la nature chimique de la surface de la silice et la<br />réactivité des organosilanes.<br />Le chapitre II est consacré à l'étude par RMN 29Si en solution de la réactivité des précurseurs<br />triméthylétoxysilane (TMES), diméthyldiéthoxysilane (DMDES), méthyltriéthoxysilane<br />(MTES) et mercaptopropyltriéthoxysilane (SHPTES). Une séquence performante, le 29Si-1H<br />DEPT, a été adaptée à ces systèmes.<br />Le chapitre III traite du coeur de la problématique; à savoir, la modification chimique de la<br />surface des silices par les organoalcoxysilanes. Après avoir mis en évidence le caractère<br />covalent de la liaison formée, l'influence de nombreux paramètres expérimentaux sur le<br />greffage ainsi que les propriétés hydrophobes des particules a été étudiée.

La combinaison d'entités organiques et inorganiques au sein d'une même phase a pour but de créer des matériaux à propriétés spécifiques, issues de la synergie entre les propriétés des sous-réseaux individuels. Cette combinaison constitue la majeure partie de mon mémoire de thèse qui décrit différentes voies de synthèse de microsphères hybrides carraghénane/silice, soit à partir de carraghénnanes seuls, soit à partir de microsphères revêtues d'une couche de polymère polycationique (Poly-L-lysine). Différents paramètres ont été testés : nature du précurseur silicique, rapport précurseur/eau, pH, catalyseur. Les résultats montrent qu'il est possible d'obtenir des morphologies différentes (microsphères pleines, système core-shell) et avec des textures variant selon les conditions de synthèse. Les caractéristiques morphologiques, texturales et structurales des microsphères avant et après calcination à 550°C, sont déterminées par microscopie à balayage électronique, analyse thermogravimétrique, microscopie optique à fluorescence confocale, microanalyse électronique par rayon X (EDX) et aussi par adsorption d'azote Nous permettant de suggérer le mode de formation de ces matériaux.

A température ambiante, le cuivre métallique massif nanostructuré présente un comportement de type élasto-plastique quasi-parfait. Afin d'approfondir les connaissances sur la déformation plastique de ce matériau, nous en avons étudié les propriétés thermo-mécaniques par des essais de compression avec sauts de vitesse en température et des essais de relaxation à température ambiante. Deux paramètres sont mesurés à partir de ces essais : une sensibilité à la vitesse maximale élevée (m = 0,17), qui permet de prévoir qualitativement une ductilité proche de 100%, des volumes d'activation apparents faibles (10 à 50 b3), qui révèlent un mécanisme de déformation reposant sur l'interaction dislocation – joint de grains. Par ailleurs, l'élaboration par métallurgie des poudres, de cuivre massif nanostructuré dont les joints de grains sont décorés avec de l'argent, a été entreprise afin de suivre l'évolution du comportement mécanique avec la chimie des joints de grains.

Différents nanocomposites ont été préparés par polymérisation in situ d'une dispersion de nanosilicates lamellaires dans du méthacrylate de méthyle. L'influence de la nature de la charge et de l'interface nanoparticule-matice sur la plasticité et sur la transition vitreuse a été étudiée en incorporant différents types de nanoparticules : deux argiles phyllosilicates (la cloisite et la laponite) et deux silicates de calcium hybride qui différent, entre autre, par leur facteur de forme. Le couplage charge-matrice varie d'une liaison purement covalente, jusqu'à l'emploi d'agent lié par attraction ionique à la charge et interaction Van der Waals avec la matrice. La dispersion des phyllosilicates nécessite une étape d'échange cationique avec des ions ammoniums comportant une ou deux chaînes alkyles terminée ou non par une double liaison pouvant réagir avec le méthacrylate de méthyle. Quant aux silicates de calcium, ils ont été synthétisés avec des groupements vinyle en surface. Pour chaque type d'échange, le protocole a été optimisé afin d'obtenir la meilleure dispersion des charges dans le nanocomposite ; la diffraction X et la microscopie électronique à transmission ont été utilisées pour contrôler l'état de dispersion. L'étude par analyse mécanique dynamique montre que l'introduction de nanoparticules lamellaires dans une matrice thermoplastique peut conduire soit à une augmentation, soit à une diminution de la température de transition vitreuse. Cette variation semble liée à la nature de l'interface plutôt qu'à la taille de la charge. L'étude de la plasticité met en évidence, pour tous les systèmes, un effet renforçant des nanoparticules qui, cependant, reste inférieur à ceux observés dans d'autres nanocomposites à matrice thermoplastique.

Les travaux décrits dans ce mémoire sont consacrés à la synthèse et à la caractérisation physico-chimique de nouveaux assemblages supramoléculaires à base d'un polysaccharide d'origine naturelle, le hyaluronane (HA).<br />Les assemblages résultent du mélange de deux polymères complémentaires et plus précisément de l'établissement d'interactions multivalentes spécifiques entres des molécules hôtes, les $\beta$-cyclodextrines ($\beta$-CD) et des molécules invitées, des groupements hydrophobes d'adamantane (AD), greffés sur les chaînes de HA.<br />Afin d'évaluer l'influence de l'énergie de jonction sur la stabilité des réseaux, deux systèmes de structure différente ont été préparés. Les assemblages sont stabilisés soit, par la formation de complexes d'inclusion simples $\beta$-CD/AD, soit par des paires de complexes d'inclusion.<br />Des expériences de titration calorimétrique ont permis une analyse détaillée des propriétés d'inclusion des molécules et des macromolécules hôtes et invitées. Le comportement en milieu aqueux des polymères modifiés seuls et les propriétés viscoélastiques des mélanges ont été étudiés par des mesures rhéologiques en écoulement et en régime dynamique.<br />Ces assemblages sont sensibles à la variation de paramètres externes tels que la force ionique, la concentration en polymères, la température et l'ajout de molécules hôtes compétitives. Ce sont des réseaux temporaires dont la dynamique est gouvernée principalement par le nombre et la vitesse d'échange des complexes d'inclusion efficaces et par la mobilité des chaînes de HA.