[pt] A estrutura de uma fibra de carbono de piche mesofásico é desenvolvida durante a extrusão e é aperfeiçoada nos processos de estabilização e carbonização. É extremamente importante ter um controle rígido dos parâmetros do processo de extrusão para formar fibras de carbono de qualidade. Planejamentos de experimentos foram aplicados em 17 condições de extrusão para investigar a influência de três variáveis do processo - velocidade do parafuso, temperatura e velocidade da bobina - no diâmetro de fibras de piche de petróleo. A velocidade do parafuso foi apontada como o fator de maior impacto na produção de fibras finas. Condições ótimas foram validadas em um experimento que produziu filamentos com um diâmetro médio de 14 micrômetros, mostrando que o planejamento de experimentos é uma ferramenta promissora para auxiliar a produção de fibras de carbono. Os dados coletados nos experimentos foram utilizados para modelar o escoamento extensional que ocorre durante a formação da fibra. Valores de tensão sob os quais o material pode ser submetido durante a extrusão sem rompimento foram avaliados. A relação entre o grau de orientação das moléculas de carbono e o diâmetro da fibra também foi analisada. Apesar de fibras mais grossas apresentarem maior alinhamento axial das moléculas, existe um valor de diâmetro a partir do qual a difusão de oxigênio, necessária para estabilização das fibras, não acontece. Apenas fibras com diâmetros menores que 45 micrômetros foram completamente estabilizadas em ar. Estabilizações incompletas das fibras mais grossas induziram defeitos nas estruturas delas e que refletiram em suas resistência a tração e módulo de Young. Enquanto fibras finas alcançaram resistências de 1000 MPa e módulos de 90 GPa, fibras grossas aguentaram somente 200 MPa com um módulo de 17 GPa. / [en] The structure of a mesophase pitch carbon fiber is largely developed during the fiber spinning process and is perfected in stabilization and carbonization steps. It is of critical importance to strictly control the extrusion parameters to form standard carbon fibers. Designs of experiments were employed in melt spinning under 17 conditions to investigate the influence of three process variables - screw velocity, spinning temperature and winding speed - on the diameter of petroleum-derived pitch filaments. Screw velocity was found to be the most significant factor to produce thinner fibers. Optimized conditions were validated in an experiment that produced a filament with average diameter of 14 micrometers, proving that design of experiments is a powerful tool to be used in carbon fibers production. The data collected on experiments were used to model the elongational flow that occurs during the fiber formation. Tensile strength at which the material can be subjected under extrusion without breaking was evaluated. The relation between the degree of orientation of the carbon layers parallel to the fiber axis and the diameter of the fibers was also analyzed. Despite the fact that the thickness of the fiber improved the axial alignment of molecules, there is a limiting diameter at which the diffusion of oxygen, needed to form stabilized fibers, do not occur. Only diameters smaller than 45 micrometers could be fully stabilised in air. Insufficient stabilization of the thicker filaments induced defects on their structure that reflected on their tensile strength and modulus. While thinner fibers reached strengths of 1000 MPa and 90 GPa modulus, thicker fibers have only supported 200 MPa with 17 GPa modulus.

L’originalité du manuscrit de thèse est basée sur une preuve de concept selon laquelle il peut être possible de générer IN SITU des matériaux plaquettaires au sein même d’une matrice polymère à renforcer. Cette approche est basée sur une nouvelle voie de préparation de matériaux hybrides à base d’hydroxydes lamellaires. Cette méthode combine une voie de synthèse par polyol et la génération IN SITU de plaquettes inorganiques, en présence d’oligomères BOLA à caractère amphiphile. La voie polyol consiste en l’hydrolyse en milieu alcoolique d’un ou de plusieurs sels acétate métalliques comme précurseur, en vue de former les phases LSH et HDL suivantes, LSH-Zn, LDH-Zn2Al ;-LiAl2. Les BOLA possèdent des segments téléchéliques composés de chaînes hydrophobes terminées par deux groupes anioniques hydrophiles, l’ensemble est neutralisé par un cation ammonium. L'impact de la voie de synthèse IN SITU, les systèmes plaquettaires choisis ainsi que les contre-ions organiques à partir de la morphologie des phases hybrides obtenues, est étudié en comparaison aux mélanges physiques correspondants (EX SITU). Ce manuscrit présente une étude structurale des différents nanocomposites formés ; par le biais d’analyses DRX, complétées par du SAXS (ligne de lumière SWING à Soleil) et de l’imagerie MET. Des bilans matière sur les différentes synthèses IN SITU sont aussi réalisés pour déterminer les rendements de formation et taux de conversion des précurseurs en matériaux lamellaires. Concernant l’approche EX SITU ; les chaines polymère diffusent entre les plaquettes inorganiques, ceci principalement lié à une réaction d’échange entre les anions acétate des phases lamellaires et les fonctions carboxylates des chaines polymère, conservant l’intégrité des feuillets à par un processus topotactique. L’efficacité du processus d’intercalation a été trouvée décroissante suivant LDH-Zn2Al > LDH- LiAl2 >> LSH-Zn. Dans le cas du LSH-Zn, un ensemble stratifié à plusieurs échelles a été observé alliant charpente inorganique initiale intercalé acétate et une partie diffusée du BOLA, conduisant à une structuration dite biphasique. Contre intuitivement, dans le cas des HDL, la voie EX SITU, basée sur la réaction topotactique d'échange, et la voie IN SITU, basée sur la réaction de templating ont donné dans de nombreux cas des résultats similaires en terme d'états de dispersion, et ceci indépendamment du polymère ou du BOLA utilisé ainsi que de la composition des plaquettes. L’observation de plaquettes isolées LSH-Zn, n’a jamais été reportée dans la littérature, ce qui rend alors le processus de synthèse polyol/IN SITU intéressant pour l’obtention d’état de dispersion exfolié pour ce type de particules. La combinaison polyol/IN SITU permet la génération de plaquette LSH ou LDH de taille latérale comprise entre 10 à 200 nm. Cependant, les plaquettes générées se sont révélées poreuses, un inconvénient pour les propriétés de type barrière. Ce résultat ouvre toutefois des perspectives nouvelles en intégrant ces plaquettes 2D poreuses avec des particules de type 1D pour une approche en architecture « tectonique ». / Layered particle based nano-composites have recently been shown to impart stone impact resistance to automotive coatings by making use of polymer intercalated Layered Double Hydroxide (LDH) platelets in a variety of different film morphologies. However the LDH particles used were obtained via coprecipitation of the metal salts in the presence of small organic anions in order to render the Layered Hydroxide particles organophilic and to facilitate the intercalation of carboxylate group bearing matrix polymers. Thus anion exchange in the course of colloidal processing and during film formation leads to the release of ionic species which may deteriorate the coatings barrier function. In order to circumvent objectionable counter ions (involved in the synthesis and the coatings formulation), a novel preparation route for layered hydroxide based hybrid phases has been here investigated combining the polyol route with the IN SITU generation of inorganic platelets, in the presence of amphiphilic polymer as well as bola-amphiphiles. The polyol route consists in hydrolysis in an alcoholic medium containing acetate metal cation as precursor(s), to yield LDH (Zn2Al, LiAl2 cation composition) or LSH-Zn (Layered Single Hydroxide). Bola amphiphile descripts as being some hydrophobic polymer segment-telechelic-chains terminated by two anionic hydrophilic end groups, using of volatile ammonium cation as counter ion. The impact of both process conditions as well as the chosen system with regard to the metal hydroxide framework and the organic counter ions on the morphology of the obtained hybrid phases are presented, discussed and compared to corresponding physical mixture. For the EX SITU approach, the diffusion of large cumbersome polymers or amphiphilic bolas between the inorganic platelets was found to be efficient, mostly driven by an anion exchange reaction between interleaved acetate anions and carboxylate functions of the molecular backbones, and keeping intact the inner-sheet integrity through a topotactic process. The efficiency of the intercalation process was found decreasing to range as LDH-Zn2Al > LDH-LiAl2 >> LSH-Zn, more or less regardless of the guest organic species. Aggregation may happen and cannot be discarded especially when using LiAl2 type platelets and non-neutralized bola. In particular with LSH-Zn, a multi stratified assembly has been observed combining acetate pristine structure and partly bola diffused structure, leading to a biphasic structure, aggregated and intercalated. To the best of our knowledge, observation of LSH-Zn single platelets has never been reported, making of the combined process Polyol/IN SITU an interesting new route in reaching exfoliation. Indeed, it yields to the generation of platelets either LSH or LDH of lateral size ranging between 10 up to 200 nm. However, the platelets were found to be porous; it is considered as a drawback for barrier properties. It is our belief that such porosity may open new insights in “tectonic” architecture by intertwining 2D and 1D-type filler. Rather counter intuitively, EX SITU based on topotactic exchange reaction matches the IN SITU templating reaction in many cases as a function of the dispersion state regardless of the polymer or bolas as well as the platelets cation composition.

Le programme d'expression de gènes dans des cellules eucaryotes dépend fortement de l'état du porteur du génome. L'état physique de la fibre de chromatine est un élément clé de ce programme. Cependant, malgré l'effort considérable fourni pour élucider la structure et les principes physiques de l'organisation de la chromatine, ces principes restent flous. La théorie phénoménologique permet d'analyser l'organisation probable de la chromatine de point de vue thermodynamique. Dans cette thèse, nous étudions l'ordre liquide-cristallin qui résulte de l'équilibre entre le désordre thermique dans la chromatine et les interactions électrostatiques (et mécaniques) de ses constituants. En utilisant les résultats expérimentaux largement acceptés, nous identifions les propriétés robustes mésogènes des nucléosomes (nano-assemblages ADN-protéines) à une petite échelle, et nous montrons comment les corrélations de ces paramètres contrôlent l'ordre qui s'installe dans la chromatine à l'échelle plus grande. Le modèle est basé sur les corrélations des caractéristiques polaires et chirales des nucléosomes. La théorie phénoménologique permet de décrire les phases condensées dans des solutions aqueuses des nucléosomes avec l'ADN linker digéré par des enzymes, aussi bien dans des conditions physiologiques que dans une large gamme de concentration du sel monovalent. Nous utilisons l'hypothèse que pour les mêmes conditions physiologiques les mécanismes physiques qui agissent dans les solutions condensées et dans la fibre sont similaires. Cela nous permet par la suite d'effectuer l'analyse de symétrie, construire le modèle de l'énergie libre, et prédire les états liquide-cristallins hélicoïdaux de la fibre favorisés thermodynamiquement. En plus des modèles de « solénoïde » et de « l'hélice à deux départs » discutés dans la littérature, nous montrons la possibilité des arrangements nucléosomiques « à plusieurs départs » et la biaxialité possible de ces structures. L'effet de l'application d'un champ de force homogène à la fibre de chromatine dans des expériences biochimiques est également étudié. Nous montrons que le déroulement de l'état hélicoïdal est un processus multi-étapes, et nous présentons ses détails structuraux et thermodynamiques. / Gene expression program in eukaryotic cells is strongly dependent on physical state of the genome carrier. Physical state of the chromatin is a key element in this program. However, despite the efforts to elucidate the structure and the physical principles underlying the organization of chromatin, they remain largely unknown. Phenomenological theory helps to analyze the most probable chromatin organization. In the present work we study liquid-crystalline order in chromatin resulting from the balance of thermal disorder and electrostatic (and mechanical) interactions of its constituents. Using generally accepted experimental facts we identify robust mesogenic parameters of nucleosomes (DNA-protein nano assemblies) at the smaller scale and show how the correlations of these parameters control the ordering into a chromatin structure at the bigger scale. The model is based on correlation of polar and chiral characteristics of nucleosomes. Phenomenological theory allows us to describe the condensed phases in aqueous solutions of nucleosomes with digested linker DNA, both in physiological conditions and in a wide range of monovalent salt concentration. Using the hypothesis of similar physical mechanism acting in condensed solutions and in the fiber in the same physiological conditions, we perform detailed symmetry analysis, construct the free energy model and reveal the thermodynamically favorable helical liquid-crystalline states of the fiber. In addition to « solenoid » and « two-start-helix » models abundantly discussed previously, we show the possibility of multi-start helix arrangements of nucleosomes in the chromatin and possible biaxiality of the structures. The effects of homogeneous mechanical force field applied to the chromatin in biochemical experiments are also studied. We show that helical state unwinding is a multistep process and we give its structural and thermodynamical details.

Les propriétés (catalytiques, électriques, optiques ou magnétiques) des métaux ultra-divisés sont différentes du métal massif et sont influencées par la forme et la morphologie des nanomatériaux. Parmi les techniques de synthèses des nanomatériaux, la radiolyse est une méthode de choix pour réduire de façon contrôlée des ions métalliques et pour induire la polymérisation de monomères. Une matrice souple auto-assemblée, à partir de molécules de surfactants, a été employée comme nanoréacteur pour synthétiser des nanostructures (bi-)métalliques ou polymères de morphologie contrôlée. Les surfactants forment dans des conditions particulières des mésophases hexagonales quaternaires qui peuvent être gonflées, de façon continue, sur une large gamme. Le dopage des mésophases en sels métalliques ou en monomères peut être réalisé aussi bien en phase aqueuse qu’en phase organique, permettant d’obtenir des nanostructures de morphologie différentes. En phase aqueuse, la synthèse conduit à la formation de matériaux mésoporeux. Ceux-ci sont d’un intérêt tout particulier pour la catalyse en raison de leur très grande surface spécifique. Le contrôle du gonflement de la mésophase permet un ajustement fin de la porosité dans la structure métallique finale. Nous avons également mis en évidence que la composition de ces nanostructures métalliques Pd/Pt poreuses peut être contrôlée. Nous avons également synthétisé des nanostructures 1D dans la phase organique, comme des nanofils de palladium ou des nanofils de polymères. / The properties (catalytic, electrical, optical or magnetic) of ultra-divided metals are different from those from bulk and are influenced by the shape and morphology of the nanomaterials. Among the techniques of nanomaterials synthesis, radiolysis is a preferred method to reduce metal ions and to induce the polymerization of monomers. A soft template made of self-assembled surfactant molecules, has been used as nanoreactor to synthesize (bi-)metallic or polymer nanostructures of controlled morphology. Surfactants can form, under certain conditions, quaternary hexagonal mesophases, which can be inflated continuously over a wide range. Mesophases can be doped with metal salts or monomers, in aqueous phase or in organic phase, to obtain different nanostructures morphology. In aqueous phase, the synthesis leads to the formation of mesoporous materials. These are of particular interest for catalysis due to their large surface area. The control of the mesophase swelling allows a fine adjustment of the porosity in the final metal structure. We also demonstrated that the composition of porous bimetallic nanostructures Pd / Pt can be controlled. We also synthesized 1D nanostructures in the organic phase, such as metal (palladium) or polymer nanowires.

Très récemment, le potentiel des semi-conducteur organiques (OSC) ambipolaires à attiré l'attention par de nombreuses applications technologiques. Dans le domaine de la microélectronique organique, l'un des obstacles majeurs pour le développent des OSC est le design de systèmes capables de transporter à la fois les électrons et les trous. Les matériaux semi-conducteurs ambipolaires ordonnés, peuvent répondre à cette problématique. Dans ce contexte nous avons développé la synthèse et la caractérisation d'une architecture macromoléculaire originale, fondée sur l'association d'un polymère semi-conducteur régiorégulier d'une part, avec des molécules ?-conjuguées cristal liquides ayant la propriété de s'auto-organiser spontanément d'autre part. Afin d'améliorer les propriétés mésomorphes et électroniques de ce système macromoléculaire, une gamme de composés différant par (i) la nature chimique du groupement pendant et (ii) le dégrée de polymérisation moyen du polymère à été synthétisée. La présence d'une mesophase a été confirmée pour chacun de ces composés par diffraction des rayons X et une mesophase de type lamello-lamellaire, présentant une alternance de couches électron-donneur ou électron-accepter à également pu être mis en évidence. / Very recently ambipolar organic semi-conductors (OSC) have gaining attention for their potential use in numerous technologically relevant applications. Representative technological examples are the area of organic microelectronics where patterning of p- and n-channel semiconductors is one of the major hurdles for the implantation of OSC in organic complementary logic circuit. To achieve this objective, well-ordered ambipolar semiconducting materials are needed. In this work we investigated the self-organization and the electronic properties of a series of side chain liquid crystal (SCLC) semiconducting polymers where: (i) the backbone is a π-conjugated polymer and (ii) the side-groups are π-conjugated calamitic mesogens. We present our results on the design, synthesis, and structural characterization of this new liquid crystal regioregular poly(3-alkylthiophene) polymer family post-functionalized with side-on calamitic moieties. The parameters of these materials are: (i) the chemical nature of the side-group moieties and (ii) the degree of polymerization. As a result we will show that this strategy leads to the supramolecular self-assembly of this SCLC semiconducting polymer in a peculiar lamello-lamellar mesophase, where the two different lamellas present two different electronic properties, such as electron donor and electron acceptor behaviors.

Cette thèse présente une étude de films monomoléculaires d'acides gras à l'interface eau-air, principalement par microscopie à l'angle de Brewster. Cette technique permet l'observation directe des coexistences de phases lors de transitions de phases du premier ordre; de plus elle est sensible à l'anisotropie optique des films. La première partie contient une étude du diagramme de phase des acides gras, qui comporte des mésophases analogues aux phases de cristaux liquides smectiques. Nous avons montré que lors des transitions de phases entre phases denses, la texture (l'arrangement moléculaire)des phases est réversible et nous avons obtenu des informations sur l'ordre des transitions. Nous avons aussi mis en évidence, dans deux phases constituées de molécules verticales, une très faible anisotropie optique due à la forme rectangulaire du réseau moléculaire. Nous avons ensuite étudié une film d'acide myristique adsorbé à la surface d'une solution aqueuse d'acide myristique. Nous avons observé des domaines d'une mésophase "inclinée" contenant des lignes de défauts d'orientationmoléculaire présentant des fluctuations thermiques. La mesure de leur amplitude a permis de déterminer la tension de ces lignes. Nous nous sommes aussi intéressés aux constantes élastiques qui gouvernent la forme et la texture à l'équilibre des domaines de mésophase. Nous avons d'une part déterminé la tension de ligne de l'interface entre une phase liquide et une mésophase "inclinée" en étudiant la forme des domaines. Celle-ci résulte de l'équilibre entre la tension de ligne, qui favorise des domaines circulaires, et les interactions répulsives à longue portée entre dipoles moléculaires, qui forment les domaines. Des mesures de potentiel de surface ont permis de calculer l'intensité des forces dipolaires. d'autre part, la texture d'autre domaines de cette mésophaseinclinée nous a renseigné sur la valeur du rapport entre l'élasticité de courbure de la direction moléculaire et l'anisotropie de la tension de ligne.

Le contrôle de la morphologie de la couche active en optoélectronique organique représente un objectif majeur du fait de son impact sur la stabilité et les performances des dispositifs. En particulier, le degré d'autoorganisation d'un mélange de deux composés à caractère donneur (D) et accepteur (A) d’électrons, ainsi que leurs orientations sont déterminants pour obtenir à la fois un de transfert de charges efficace et des chemins de percolation continus jusqu'aux électrodes. Durant ce travail de thèse, nous avons synthétisé plusieurs séries de co-oligomères à blocs donneur-accepteur capables de s’auto-organiser pour former des lamelles alternées D/A à longue distance. Les co-oligomères présentent une architecture moléculaire de type diade (DA) ou triade (DAD ou ADA), et sont constitués d’une longueur de bloc D variable. Les molécules sont toutes composées d'un bloc A à base de perylène diimide et d'un bloc D contenant les motifs thiophène, fluorène et benzothiadiazole. Une attention particulière a été portée sur l'étude des propriétés optiques, électrochimiques, photophysiques, structurales ou encore opto-électroniques de nos matériaux. En particulier, nous nous avons montré que l’organisation lamellaire était très fortement dépendante de l’architecture moléculaire, puisque seuls les systèmes AD et ADA conduisent à une structuration à longue distance. Par ailleurs, en ajustant la densité électronique au sein du bloc D, nous avons montré qu’il était possible de contrôler à la fois le temps de formation et la durée de vie des états à transfert de charges. Enfin,les premiers résultats de caractérisation du transport de charges et des propriétés photovoltaïques démontrent l’intérêt de ces matériaux dans la réalisation de dispositifs photovoltaïques organiques mono-composants. / In the field of organic opto-electronics, the good control of the active layer morphology in devices represents a major objective to improve the stability and the photovoltaic performances. Especially when blends of selforganizing electron donor (D) and acceptor (A) moieties are combined, their mutual orientation and the degree of supramolecular ordering are determinant in controlling the fundamental energy, the electron transfer processes and the existence of continuous percolation pathways for charge carriers. In this work, we have designed and synthesized different series of donor-acceptor block co-oligomers able toself-assemble in a lamellar structure at very long range. The co-oligomers are made of a dyad (AD) or triad (DAD, or ADA) molecular architecture, and have a variable length of the D block. The A block is constituted of a perylene diimide unit, and the D block of benzothiadiazole, thiophene and fluorene segments. A particular attention was paid on the studies of optical, electrochemical, photophysical, structural and opto-electronical properties. In particular, we showed that the lamellar organization was strongly dependent on the molecular architecture, since only the AD and ADA systems lead to long-range organization. Moreover, by tuning the electronic density along the D block, it has been possible to control both the formation and lifetime of the charge transfer states. Finally, the first results on charge transport and photovoltaic properties demonstrate the high interest of these materials for the elaboration of single component organic photovoltaic devices.

No description available.

Il est actuellement bien connu que les molécules non sphériques peuvent former des mésophases (ou cristaux liquides), c'est-à-dire des phases dont les propriétés sont intermédiaires entre celles des liquides et celles des cristaux. La mésophase la plus connue est la phase nématique. Il s'agit d'une phase caractérisée par une distribution aléatoire des centres de masse des molécules, mais dans laquelle l'orientation des molécules présente une direction préférentielle, désignée par un vecteur unité appelé le directeur du nématique. Une telle phase possède donc la fluidité d'un liquide tout en présentant, tel un cristal, une biréfringence. C'est cette dernière propriété qui est exploitée dans les applications technologiques, principalement dans les dispositifs d'affichage.<p>Dans un tel dispositif, le liquide nématique est contenu dans une cellule (il y a une cellule par pixel), et son directeur est manipulé à l'aide d'un champ extérieur, électrique ou magnétique. Pour une bonne compréhension du fonctionnement de ce dispositif, il est essentiel de connaître le profil du directeur à travers la cellule en l'absence de champ extérieur. Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié un nématique torsadé, c'est-à-dire dont le directeur décrit une hélice à travers la cellule. <p>Ce profil est déterminé principalement par les propriétés d'ancrage du liquide nématique sur les parois solides de la cellule. En effet, celles-ci peuvent posséder une direction d'ancrage privilégiée, qui favorise l'alignement du directeur dans une direction particulière. Nous avons considéré ici le cas de directions d'ancrage planaires, c'est-à-dire que le directeur est dans le plan des parois. Alors que l'ajout de parois identiques dans le système induit toujours une non-uniformité spatiale dans la densité du nématique (en comparaison avec un nématique en coeur de phase), l'utilisation de directions d'ancrage différentes induit une non-uniformité orientationnelle dans le directeur du nématique; dans notre cas une torsion. C'est principalement ce profil de directeur torsadé qui nous intéresse ici. <p>L'objectif général de ce travail consiste donc à étudier les propriétés d'ancrage d'une phase nématique confinée et torsadée, d'une part par une théorie microscopique (théorie de la fonctionnelle de la densité), et d'autre part sur le plan de simulations de Monte Carlo, en particulier dans le cas où les molécules ont la forme de disques (discotiques).<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In this thesis, geometry is used as a basis for conducting experiments aimed at growing and arranging inorganic minerals on curved interfaces. Mineralisation is directed using crystalline and liquid-crystalline metallic soaps and surfactant/water systems as templates.¶ A review of the history, syntheses, structure and liquid crystallinity of metallic soaps and other amphiphiles is presented as a foundation to understanding the interfacial architectures in mesostructured template systems in general.¶ In this study, a range of metallic soaps of varying chain length and cation type are synthesised and characterised to find potentially useful templates for mineral growth. These include alkaline-earth, transition metal, heavy metal and lanthanide soaps. These are systematically characterised using a variety of analytical techniques, including chemical analyses, x-ray diffraction (XRD) infrared spectroscopy (IR) and differential scanning calorimetry (DSC). Their molecular and crystal structures are studied using transmission electron microscopy (TEM), cryo-TEM, electron diffraction (ED), electron paramagnetic spin resonance (EPR), absorption spectroscopy (UV-VIS), high resolution laser spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), nuclear magnetic resonance spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), electron dispersive x-ray analysis (EDXA), thermal gravimetric analysis (TGA) and magnetic measurements. Models for the molecular and crystal structures of metallic soaps are proposed. The soaps are predominantly lamellar crystalline or liquid crystalline lamellar rotor phases with tilted and/or untilted molecular constituents. These display evidence of varying degrees of headgroup organisation, including superstructuring and polymerisation. A single crystal structure is presented for a complex of pyridine with cobalt soap. Simple models for their structure are discussed in terms of their swelling properties in water and oils. Experiments are also presented to demonstrate the sorbent properties of aluminium soaps on oil spills.¶ The thermotropic liquid crystallinity of alkaline earth, transition metal, heavy metal and lanthanide soaps is investigated in detail. This is done to assess their suitability as templates, and to document their novel thermotropic behaviour, particularly the relatively unknown lanthanide soaps. Liquid crystalline behaviours are studied using high-temperature XRD (HTXRD), hot-stage optical microscopy and DSC. Models for a liquid crystalline phase progression from crystals to anisotropic liquids are discussed in terms of theories of self-assembly and interfacial curvature. The terminology required for this is drawn from various nomenclature systems for amphiphilic crystals and liquid crystals. General agreement with previous studies is reported for known soaps, while liquid crystallinity is demonstrated in the lanthanide and some non-lanthanide soaps for the first time. A general phase progression of crystalline lamellar through liquid crystalline lamellar to non-lamellar liquid crystalline is discussed in terms of models concerned with the molecular and crystal structures of the soaps and their phase transitions via headgroup and chain re-arrangements.¶ Experiments aimed at guiding growth of metal sulfides using metallic soaps as templates are described, and a model for this growth is discussed. Metal sulfides have been successfully grown by reacting crystalline and liquid crystalline transition metal and heavy metal soaps with H2S gas at room temperature and at elevated temperature. These have been characterised using XRD, TEM, ED and IR. Sulfide growth is demonstrated to be restricted and guided by the reacting soap template architecture. Zinc, cadmium, indium and lead soaps formed confined nanoparticles within the matrix of their reacting soap template. In contrast, curved and flat sheet-like structures, some resembling sponges were found in the products of sulfided iron, cobalt, nickel, copper, tin and bismuth soaps. A model to explain this behaviour is developed in terms of the crystal and liquid crystal structures of the soaps and the crystal structures of the metal sulfide particles.¶ Liquid crystalline iron soaps have been subjected to controlled thermal degradation yielding magnetic iron oxide nanoparticles. Some XRD and TEM evidence has been found for formation of magnetic mesostructures in heat-treated iron soaps. Models for the molecular and liquid crystalline structure of iron soaps, their thermotropic phase progression and eventual conversion to these magnetic products are discussed. Systematic syntheses of mesoporous silicates from sheeted clays are discussed.¶The templates that have been used are cationic surfactants and small, organic molecular salts. Experiments are reported where a cooperative self-assembly of surfactant/water/kanemite plus or minus salt and oils yields 'folded sheet materials' (FSM'S). Templating of kanemite has also been achieved using cobalt cage surfactants. A theoretical prediction of the specific surface areas and specific volumes of homologous sets of FSM's gave excellent agreement with measured values. The geometry and topology of the mesostructures are discussed. A theoretical model is also discussed regarding the curvature found in the sheets of natural clays , and results of templating clays and silica using metallic soaps are presented. Experiments and a model for low temperature nucleation and growth of microporous silicalite-1 are described in terms of silica templating by water clathrates.¶ Finally, the problem of finding minimal surface descriptions of crystal networks is addressed. Combinatoric methods are used to disprove the existence of possible embeddings of type I and II clathrate networks in non-self intersecting periodic minimal surfaces. The crystal network of the clathrate silicate, melanophlogite is successfully embedded in the WI-10 self-intersecting surface. Details of a previously unreported, genus-25 periodic surface with symmetry Im3m are discussed.