This work contributes to the structure investigation on the basis of small-angle neutron scattering (SANS). A new analytical scattering function for polydispers precipitates with diffusion zones is presented and used in SANS experiments. For diluted and dense packed systems structure describing parameter values were obtained. These results lead to a deeper understanding of the process of nanocristallization of amorphous alloys. The investigation of SANS on Fe73.5Si15.5B7Cu1Nb3 shows that the Fe3Si type nanocrystals created in the amorphous matrix during annealing are covered by Nb-atoms. The accumulation of Nb-atoms or Nb-B-aggregates acting as inhibitors at the surface of the nanocrystals is assumed to be the basic mechanism controlling the evolution of the precipitates. For the first time this inhibitor-model is shown to be correct without doubts. In the Zr32Ti7.5Al10Cu20Ni8 amorphous alloy the formation of ultrafine nanocystals of about 2-3 nm in diameter was observed. The nanocrystallization starts after ordered clusters achieved particular sizes and a certain packing fraction. This leads to a new model for the microscopic formation procedure of ultrafine nanocrystals in this amorphous alloy. Theoretical models of fractal systems are applied to complicated polydisperse materials. Both the theory for an exact surface fractal of Hermann (1994)and the model for coupled volume and surface fractals in the formulation of Wong (1992) are shown to be applicable. The latter approach is applied to experimental data here for the first time. With computer simulations conditions for scattering experiments were optained therewith predictions about the quality and grade of fractality in real specimens become possible. / Die vorliegende Arbeit ist ein Beitrag zur Strukturaufklärung mittels Neutronen-Kleinwinkel-Streuung (SANS). Es wird eine neu entwickelte analytische Streufunktion für polydisperse Ausscheidungen mit Diffusionszonen genutzt, um SANS Experimente auszuwerten. Sowohl für verdünnte, als auch für dicht gepackte Systeme werden auf diese Weise quantitative Strukturparameter gewonnen. Diese liefern einen Beitrag zum Verständnis des Nanokristallisationsverhaltens amorpher metallischer Gläser. Die Auswertung der Experimente an on Fe73.5Si15.5B7Cu1Nb3 zeigt, dass Fe3Si-artige Nanokristalle, die während der Temperaturbehandlung in der amorphen Matrix entstehen, von Nb-Atomen bedeckt werden. Diese Ansammlung von Nb-Atomen oder von entsprechenden Nb-B-Aggregaten auf der Oberfläche dieser Ausscheidungen hemmt das Größenwachstum der entstehenden Nanokristalle. Dieses Inhibitor-Modell wurde hier erstmals zweifelsfrei bestätigt. In Proben des amorphen metallischen Glases Zr32Ti7.5Al10Cu20Ni8 werden ultrafeine Ausscheidungen mit Durchmessern von 2-3 nm beobachtet. Diese entstehen verzögert nach der Ausprägung dicht gepackter Gebiete mit erhöhter Nahordnungsstruktur. Es wird ein Modell vorgeschlagen, das diesen Prozess erklären kann. Theoretisch diskutierte Modelle für fraktale Systeme werden auf komplizierte polydisperse Materialien angewendet. Sowohl die Formulierung von Hermann (1994) für ein exaktes Oberflächenfraktal, als auch der erstmals auf experimentelle Daten angewendete Ansatz von Wong (1992) für ein gekoppeltes Volumen- und Oberflächenfraktal erweisen sich als praktisch nutzbar. Mittels Computersimulationen wurden Bedingungen abgeleitet, die an Streuexperimente zu stellen sind, damit Aussagen über Qualität und Grad von Fraktalität in realen Proben getroffen werden können.

La diffusion de neutrons à petits angles (SANS) est une méthode utilisée pour l'étude d'une large variété de particules en solution. Combinée à un marquage isotopique et à la variation de contraste, elle permet d'obtenir des informations structurales uniques sur des complexes biologiques impliquant plusieurs partenaires, la rendant particulièrement intéressante pour l'étude des mécanismes de translocation. Dans les trois grands domaines de la vie, jusqu'à 30% des protéines doivent être sécrétées hors de la cellule ou intégrées dans sa membrane. Ces mécanismes complexes impliquent deux grands chemins de translocation qui dépendent de multiples protéines cytoplasmiques et membranaires.L'Holotranslocon est un large complexe protéique membranaire composé de sept sous-unités : le translocon triméric SecYEG et les sous-unités accessoires SecD-SecF-YidC-YajC. Cet assemblage peut sécréter des protéines vers l'extérieur de la cellule et en intégrer dans la bicouche lipidique. Nous avons utilisé une sélection de méthodes biophysiques pour analyser différentes stratégies de préparation et la diffusion de neutrons pour analyser les caractéristiques structurales de ce complexe. Nous avons étudié l'efficacité des protocoles actuels pour la production d'un échantillon suffisamment concentré et homogène mais aussi la possibilité d'utiliser des Amphipols comme substitut aux détergents classiquement utilisés pour la purification de ce complexe. Nous avons également tenter de deutérer HTL pour étendre les possibilités offertes par le SANS dans ce contexte. Alors que les caractérisations biophysiques utilisées n'ont pas permis d'améliorer les méthodes de préparation actuelles, la diffusion de neutron nous a permis de confirmer la présence de lipides au centre de la structure. Nous avons assuré la fiabilité de cette stratégie pour étudier des complexes bien définis, formés par plusieurs composants. Nous proposons des méthodes alternatives, basées sur la fluorescence ou la génération de lipodisques, pour l'étude de ce système complexe.Nous avons également étudié la protéine tétramérique SecB, une chaperonne moléculaire qui est impliquée dans l'adressage des substrats de translocation aux translocons membranaires. Puisque SecB interagit avec des partenaires cytosoliques et ses propres substrats, nous avons utilisé la diffusion de neutrons ainsi que le marquage au deutérium pour analyser des complexes pertinents dans le processus de translocation et impliquant jusqu'à trois partenaires : SecB, un substrat déplié et l'ATPase SecA. Nous avons utilisé les valeurs de "contrast match point" mesurées pour obtenir des informations sur la stœchiométrie et l'affinité des différents assemblages. L'analyse des rayons de girations a permis de localiser les différents composants au sein de ces complexes. De plus, nous avons montré que SecB s'étend lorsqu'elle reconnait son substrat et nous proposons un modèle fonctionnel, basé sur nos données, pour l'adressage des protéines textit{via} le chemin post-traductionnel.Dans l'optique de diversifier les applications du SANS pour les systèmes biologiques, nous avons étendus les protocoles utilisés pour la production de protéines partiellement deutérées textit{in vivo} aux lipides et acides nucléiques bactériens. Les niveaux de deutération ont été analysés grâce à la diffusion de neutrons, spectrométrie de masse ou résonance magnétique nucléaire. Sur la base de ces données, nous avons extrapolé les niveaux de deutération et "contrast match point" pour chaque type de biomolécule afin de pouvoir prédire les conditions de cultures optimales requises pour atteindre un marquage spécifique. Nous avons, de plus, développé une nouvelle stratégie permettant de marquer sélectivement les protéines tout en conservant un marquage minimal des autres types de molécules. / Small Angle Neutron Scattering (SANS) is a method that is used for the study of a wide range of particles in solution. Combined with isotope labelling and contrast variation approaches, it allows the extraction of unique structural information on biological complexes involving multiple partner molecules, making it a method of interest for the study of protein translocation mechanisms. In all three kingdoms of life, up to 30% of all proteins need to be secreted out of the cell or integrated into its membrane. These complex mechanisms involve two pathways of translocation that rely on multiple cytoplasmic and membrane proteins.The Holotranslocon (HTL) is a large membrane protein complex composed of seven subunits: the core trimeric translocon SecYEG and the accessory subunits SecD-SecF-YidC-YajC. This assembly can secrete proteins out of the cell or integrate them into the lipid bilayer. In this project, a range of biophysical methods and sample preparation strategies have been used to analyse the structural features of this complex by SANS. The efficiency of the current protocols to produce a concentrated and homogeneous sample have been investigated, as well as the use of an amhpipol molecules as a substitute to classical detergents for the purification of this complex. The deuteration of HTL was attempted to expand the capabilities of SANS in this context. While the biophysical characterization methods we used did not allow us to further improve the current preparation protocols, a key result was the fact that SANS confirmed the presence of lipids at the centre of the structure and the reliability of this analysis method for the study well-defined multi-component complexes was tested. Alternative methods for the analyses of this complicated system are proposed, including fluorescence-based assays or lipodisc formation.The tetrameric protein SecB was also studied; SecB is a molecular chaperone that is involved in the delivery of translocation substrates to the translocon. Since SecB interacts with cytosolic partners and its own substrate, SANS and deuterium labelling was used to analyse translocation-relevant complexes involving up to three partners: SecB, an unfolded substrate and the SecA ATPase. The measured contrast match point was used to obtain information on the stoichiometry and affinity of the various assemblies, and the radii of gyration was used to localize the different components within the complexes. It has also been shown that SecB expands upon substrate binding; a new working model for the post-translational targeting pathway has been proposed, based on these data.As a corollary to the work described above, protocols for textit{in vivo} protein deuterium labelling to the deuteration of textit{E. coli} lipids and nucleic acids have been developed and it is hoped that these may be of general value in widening the scope of SANS applications for the study of biological systems. the These approaches were characterized and evaluated by SANS, nuclear magnetic resonance and mass spectrometry. Based on these data, the relevant deuteration levels and contrast match points were extracted for each class of biomolecule so that the optimal culture conditions can be used to achieve a specific level of deuteration. In addition, a new strategy has been developed that allows the selective labeling of proteins while keeping the labelling of other classes of molecules to a minimum within a single culture.

L'acier maraging inoxydable MLX17, développé et élaboré par Aubert & Duval, est une nuance candidate pour des applications dans le domaine de l’aéronautique. Cette nuance possède un fort potentiel en termes de résistance mécanique qui dépasse celle des autres nuances inoxydables. Cependant, elle s’avère sensible à la vitesse de refroidissement après revenu, qui influence directement la ténacité. La recherche des origines scientifiques de la dégradation de la ténacité lorsque la vitesse de refroidissement après revenu diminue (refroidissement à l'air par rapport à un refroidissement à l'eau) constitue l’objectif majeur de cette thèse. Un suivi des modifications microstructurales de la nuance, selon différentes conditions de revenu a été réalisé. Une démarche intégrant différentes échelles d'observation (de l’échelle macroscopique jusqu'à l'échelle atomique) s’est imposée au vu de la complexité de la microstructure. Parallèlement, l’étude des propriétés mécaniques en traction et en résistance à la propagation brutale de fissure a été menée afin de s’attacher en permanence à corréler le comportement mécanique à l’évolution microstructurale observée pour les différentes conditions de revenu. Les analyses par dilatométrie et par sonde atomique tomographique ont permis de mettre en évidence la formation d’un complément de précipitation, à l'origine de la dégradation de la ténacité. Pour permettre une meilleure maîtrise du complément de précipitation et le rendre moins fragilisant, une modification des conditions de revenu a été proposée. Cette alternative a permis d'obtenir une amélioration du compromis résistance/ténacité. / The stainless maraging steel MLX17, produced and developed by Aubert & Duval, is a candidate for applications in the field of the aeronautics. This steel possesses a high potential in term of mechanical resistance that exceeds that of the other stainless steels. However, the fracture toughness of this grade proves to be sensitive to the cooling rate after aging, resulting of a dispersal of this property. The research of the scientific origins of the degradation of the fracture toughness by a decrease of the cooling rate (air cooling in comparison to water cooling) is the main objective of this thesis. The microstructure was observed for several aging conditions. An approach using various scales (from micrometric to atomic scale) was necessary because of the complexity of the microstructure. In parallel, the study of tensile mechanical properties and resistance to propagation of cracks was led. The aim was to correlate the mechanical behavior to the microstructural evolution observed for the aging conditions investigated. Microstructural analyses by dilatometry and atomic tomography probe have shown the formation of a complementary precipitation of the hardening phase, responsible of the fracture toughness deterioration. In order to have a better control of this additional precipitation and to make it less fragile, a modification of the aging conditions was proposed. This alternative enabled an improvement of the trade-offs between the high strength and the fracture toughness.

Les nano-objets hybrides ou polymères connaissent un intérêt grandissant depuis plusieurs années mais peu sont étudiés sous irradiation. Dans ce travail, différents nano-objets ont été synthétisés et étudiés pour comprendre leur stabilité face à des rayonnements ionisants. Nous avons étudié l’effet de l’irradiation sur des copolymères à blocs amphiphiles pouvant s’organiser en micelles dans l’eau. Les objets varient par la nature de leur polymère hydrophobe et leur sensibilité aux rayonnements ionisants. Dans un cas, des polyméthacrylates ont été copolymérisés par ATRP à partir d’un PEG macro-amorceur. Dans un autre cas, pour accentuer l’effet de l’irradiation, un polysulfone aliphatique plus radiosensible, a été synthétisé via une polyaddition thiol-ène. Après nanoprécipitation, les objets ont été caractérisés avant et après irradiation par des techniques de diffusion et de chromatographie. En parallèle, on s’est intéressés également à des nanoparticules métalliques connues pour augmenter l’effet de l’irradiation. Des nanoparticules d’or greffées de polymères ont été synthétisées par voie « grafting to » après synthèse de macro-ligands par polymérisation radicalaire contrôlée. Après une caractérisation fine des objets, l’effet de l’irradiation a été étudié à la fois sur la taille des objets et la masse des polymères afin de déterminer la nature des phénomènes mis en jeu. / Hybrid and polymer nano-objects have known a growing interest these last years but few are studied under irradiation. In the present work, different nano-objects have been synthetized and studied to understand their stability towards ionizing rays. We have studied the effect of irradiation onto amphiphilic bloc copolymer that form micelles in water. Objects were varied by the nature of their hydrophobic bloc and their sensibility to ionizing rays. First, methacrylates were copolymerized by ATRP with a PEG macro-initiator. Secondly, to improve radiation effect, a more radiosensitive polymer, a polyolefinsulfone, was synthetized by a thiol-ene polyaddition. After nanoprecipitation, objects were caracterized before and after irradiation by scattering and chromatography techniques. In parallel we also studied metallic nanoparticles well known for improving irradiation effect. Polymer-grafted gold nanoparticles were synthetized via a “grafting to” technique, after the synthesis of macro-ligands by controlled radical polymerization. After a precise characterization of these objects, irradiation effect has been studied via changes in size and polymer mass. This will permit to determine the nature of induced phenomena.

Enzymes are outstanding in their perfect 3D design through mastery of intrachain interaction of polypeptide chains. Seeking to mimic nature’s precision, a vibrant field in macromolecular science replicates natures pattern by the intrachain collapse of synthetic linear polymers to Single Chain Nano Particles (SCNPs) in the sub 30 nanometer realm. An in-depth understanding of the paradigms of intrachain collapse are largely missing, but urgently needed to exploit the potential of the versatile synthetic strategies for future applications. Therefore, present thesis focused on the in-depth investigation of SCNPs folding, performed via a powerful ligation strategy, e.g. the para-fluoro-thiol reaction (PFTR). The ligation reaction was subsequently transferred to light-triggered pathways with general utility in macromolecular science. The first part of the presented work focuses on the physicochemical transformations entailed in the intrachain-collapse of a pentafluorobenzyl (PFB) decorated SCNP precursor library. Statistically distributed PFB moieties enabled the implementation of powerful PFTR and thus, exploitation of sensitive 19F NMR spectroscopy. The precursor library was systematically modified in its reactive group density (5, 15, and 30 mol% PFB) and the absolute molar mass (20, 50, 100 kDa), enabling a screening of both impacts regarding the topology, the size and the conformation of the collapsed SCNPs. In function of these structural features, a comprehensive investigation was performed by a unique combination of small-angle neutron scattering (SANS), 19F NMR spectroscopy, and quadruple detection SEC (SEC-4D). Thus, parallel data evaluation from techniques with complementary physical principles was performed. In addition to detailed morphological insights, the primary factor dictating the compaction of SCNPs was determined by the reactive group density. The most effective and ineffective folding was found at ca. 30 mol% and below 5% reactive group density, respectively. Within these limits, the contraction can be fine-tuned by the molar mass, where very short precursor chains (20 kDa) indicated limits of conformational changes in in poor solvents. Unlocking the potential of flow-based separation techniques for the SCNP area, the current work demonstrated the successful fractionation of the SCNP library via asymmetrical flow field flow fractionation hyphenated to novel quintuple detection (AF4-D5) in organic solvents. Herein, SCNP formation was evidenced by a shift towards lower elution volumes for the SCNP respective the linear starting material, associated with the decrease of the hydrodynamic volume upon folding. The analysis using the complementary, conventional technique of column-based chromatography (SEC-D4) in the same solvent showed corresponding trends, which further validated the hydrodynamic collapse and enabled a comparative assessment of the separation performance of both separation techniques. The efficiency of SEC-D4 was compared to AF4-D5 in versatile foci, as the state-of the art detector coupling was applied to both advanced separation principles. The sophisticated detection provided an information rich data-library, refining the analysis of the structural changes affected by the internal folding process. An in-depth critical comparison of the derived sophisticated dataset was established and the advantages and limitations of both techniques, including instrumental considerations, were emphasized. The UV/Vis-based quantification of the PFB-ligated dithiol crosslinker as a function of the SCNPs hydrodynamic volume was highlighted. The comparison of the obtained molar mass moments, different types of radii and versatile descriptors of chain morphology validated the results obtained from neutron scattering experiments (SANS). Finally, the PFTR was transferred to light-triggered pathways with utility for the broad field of polymer chemistry. Using blue light irradiation, a photobase generator (PBG) effectively released the PFTR-activating superbase 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU). After a model investigation with small molecules under high group tolerance, the light-induced PFTR enabled to graft versatile thiols on linear poly(styrene-co-pentafluorostyrene) copolymers in organic solvent (THF). Temporal control of the light-triggered PFTR was validated by time-resolved rheology experiments during network formation via light-induced PFTR. In summary, the current thesis provides a conceptual framework for SCNP design, based on the in-depth investigation of the paradigms dictating the intrachain collapse. Coherent parameters for a comparable platform of the description of the SCNP chain collapse were recommended. The scope of advanced methodologies for SCNP characterization was expanded to advanced flow-based separation techniques. Finally, light-triggered pathways of the PFTR were implemented and its utility for polymer design was presented. / Die beispiellose Perfektion in räumlicher Struktur und daher biochemischer Wirksamkeit von Proteinen beruht auf kontrollierter intramolekularer Wechselwirkung von Polypeptidketten. Die Nachahmung des intramolekularen Kollapses linearer Polymere zu verdichteten Single Chain Nanoparticles (SCNPs) im sub-30-Nanometer-Bereich entwickelte sich zu einem prosperierenden Feld in der Polymerchemie. Bis heute existiert noch kein tiefgreifendes Verständnis dieses Faltungsvorganges, welches jedoch dringend erforderlich ist, um das Potenzial der vielseitigen Synthesestrategien für zukünftige Anwendungen von SCNPs auszuschöpfen. Daher konzentrierte sich die vorliegende Arbeit auf die eingehende Untersuchung der SCNP-Faltung mittels effizienter intramolekularer Ligation via para-Fluor-Thiol-Reaktion (PFTR). Die PFTR wurde anschließend auf Licht-getriggerte Wege realisiert, welche in der makromolekularen Chemie von allgemeinem Nutzen sind. Der erste Teil der vorgestellten Arbeit konzentriert sich auf die umfassende Analyse der SCNP-Faltung und den damit verbundenen physikochemischen Veränderungen, die mit der intramolekularen PFTR-Ligation einer Vorläuferbibliothek einhergehen. Die Polymere der Bibliothek wurden systematisch in ihrer reaktiven Gruppendichte (5, 15 und 30 mol%) und der absoluten Molmasse (20, 50, 100 kDa) modifiziert, um Einflüsse beider Faktoren hinsichtlich der Topologie, der Größe und der Konformation der kollabierten SCNPs zu untersuchen. Der Umsatz der PFTR¬ an den statistisch verteilten Pentafluorbenzyl (PFB) Einheiten der SCNP-Vorläuferbibliothek wurde mittels sensitiver 19F-NMR-Spektroskopie quantifiziert. In Abhängigkeit der Strukturmerkmale der Vorläuferbibliothek wurde eine umfassende Analyse der physikochemischen Veränderungen durch eine bisher einzigartige Kombination von Kleinwinkel-Neutronenstreuung (SANS), 19F-NMR-Spektroskopie und SEC mit Vierfachdetektion (SEC-4D) durchgeführt. Der Einsatz von komplementären Analysetechniken ermöglichte eine fundierte Untersuchung des Polymerknäuel-Kollapses jenseits der gegenwärtigen methodischen Grenzen konventionell angewendeter Lichtstreutechniken durch zusätzliche Anwendung von Viskometrie und Kleinwinkel-Neutronenstreuung. Letztere zeigte durch ihr hohes räumliches Auflösungsvermögen einen Einblick auf die Segmenteigenschaften der polymeren Nanopartikel. Die morphologische Transformation von linearen Vorläufer-Polymeren zu verdichteten SCNP wurde vergleichend über die reaktive Gruppendichte evaluiert. Die Größenreduktion zu SCNPs ist bei einer reaktiven Gruppendichte von 30 Mol-% maximal, aber unter 5% kaum effektiv. Innerhalb dieser Grenzen ist eine sub-Kontrolle der Kontraktion durch die Variation der Molmasse möglich, wobei sehr kurze Vorläuferketten (20 kDa) die Grenze des noch möglichen Konformationswandels in schlechtem Lösungsmittel anzeigen. Weiterhin wurde erstmalig die erfolgreiche Fraktionierung der SCNP-Bibliothek mittels asymmetrischer Flussfeld-Flussfraktionierung (AF4) demonstriert, die mit einer neuartigen Kopplung zu Fünffach-Detektion (AF4-D5) mit organischem Eluenten angewendet wurde. Die Ergebnisse der Fraktionierung bestätigten die SCNP-Bildung durch das charakteristisch veränderte Elutionsverhalten des SCNP im Vergleich zum linearen Ausgangsmaterial, welches mit einer Verringerung des hydrodynamischen Volumens durch den Faltungsprozess zu erklären ist. Die Analyse mittels komplementärer, konventioneller Technik der säulenbasierten Chromatographie (SEC-D4) im gleichen Lösungsmittel zeigte dementsprechende Trends, was den hydrodynamischen Kollaps weiter validiert und eine vergleichende Bewertung der Trennleistung beider Separationstechniken ermöglichte. Modernste Vielfach-Detektion ermöglichte an beiden Separationstechniken (SEC und AF4) eine simultane und damit hocheffiziente Analyse. Dabei zeigte die AF4-basierte Separation eine teilweise verbesserte Trennung im Vergleich zur SEC. Die Vor- und Nachteile beider Techniken sowie instrumentelle Überlegungen wurden eingehend diskutiert. Die durch die Multidetektorkopplung erhaltenen Molmassenmomente, Größenparameter und vielseitige Deskriptoren der Kettenmorphologie der Fraktionen von beiden Seperationsmechanismen ermöglichten die umfassende Beschreibung der strukturellen Veränderungen während des Faltungprozesses. Diese Datensätze wurden mit den Ergebnissen der Neutronenstreuungsexperimente (SANS) und der Struktur der Vorläuferpolymere zu einem detaillierten Bild der Einflüsse des Faltungsprozesses korreliert. Die UV/Vis-basierte Quantifizierung des PFB-ligierten Dithiol-Vernetzers als Funktion des hydrodynamischen Volumens der SCNPs untermauerten zusätzlich die gewonnenen Erkenntnisse über die Struktur-Eigenschaft Beziehungen. Schließlich wurde die PFTR Ligation auf Licht-getriggerte Prozesse übertragen, welche für das breite Gebiet der Polymerchemie von Nutzen sind. Die effektive PFTR-aktivierende Base 1,8-Diazabicyclo [5.4.0] undec-7-en (DBU) wurde unter Verwendung von mittels blauem Licht getriggertem Photobase-Generator (PBG) effektiv freigesetzt. In der Untersuchung eines Modellsystems mit kleinen Molekülen wurde hohe Gruppentoleranz festgestellt und die lichtinduzierte PFTR ermöglichte die Pfropfung verschiedener Thiole an lineares Poly (styrol-co-pentafluorstyrol) in organischem Lösungsmittel (THF). Die zeitliche Kontrolle wurde durch zeitaufgelöste Rheologie Experimente während Netzwerkerzeugung via Licht-induzierter PFTR validiert. Zusammenfassend stellt die aktuelle Arbeit einen konzeptionellen Rahmen für SCNP-Design anhand genereller Paradigmen des Kettenkollapses bereit. Empfehlungen für kohärente Parameter zur Beschreibung des SCNP-Kettenkollapses wurden herausgearbeitet, die den Aufbau einer vielversprechenden Plattform für weitere, fortschrittliche SCNP-Forschung sind. Der Umfang geeigneter Methoden zur SCNP-Charakterisierung wurde auf Feldfluss-basierte Trenntechniken erweitert. Schließlich wurden licht-getriggerte Reaktionskaskaden der PFTR implementiert und ihre Nützlichkeit für das Polymerdesign von perflourierten Materialen vorgestellt.

Ce manuscrit décrit la synthèse d’un moteur moléculaire rotatif photoactivable. Il est montré que la molécule cible peut être intégrée dans un réseau de chaînes PEG, et que l’irradiation UV du matériau obtenu mène à sa contraction à macroscopique. Ces mouvements moléculaires collectifs permettent donc de convertir de l’énergie lumineuse pour produire un travail mécanique de huit ordres de grandeur au-delà de leur échelle. Une combinaison d’études de rhéologie et de diffusion de neutron a permis de définir les paramètres de formation de gels pour obtenir une contraction maximale, mais aussi l’observation expérimentale que la rotation des moteurs initie des enroulements de chaînes PEG, ce qui est responsable de la contraction du matériau. De plus, la synthèse d’une unité modulatrice et son intégration dans ces matériaux sont décrites. Les gels résultants présentent des propriétés de contraction réversibles et le caractère hors-équilibre de l’ensemble du système est ensuite discuté. / This manuscript describes the gram-scale synthesis of a light-driven rotary molecular motor. It is shown that the target molecule can be integrated into a PEG chains network, and that the UV irradiation of the obtained material leads to its macroscopic contraction. These collective molecular movements are then able to convert light energy to produce a mechanical work of eight orders of magnitude beyond their scale. A combination of rheology and small angle neutron scattering studies defined the of gel formation parameters to obtain maximum contraction, but also the experimental observation that motor rotation initiates PEG chain windings, which is responsible of the contraction of the material.In addition, the synthesis of a modulator unit and its integration into these materials is described. The resulting gels present reversible contraction properties and the out-of-equilibrium behavior of the entire system is then discussed.

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The scientific work is related to the theoretical study of the structural properties of concentrated magnetic fluids. We must be a theoretical investigate of structural properties of magnetic fluid for the effective application and synthesis of magnetic fluid. This work is devoted to investigation of interparticle correlations in magnetic fluids, because the real magnetic fluids are polydisperse in their particle size distribution. magnetic fluids is modeled bidisperse system of hard spheres, in the absence of an external magnetic field. Analytical expressions are provided for the pair distribution function and structure factor . These functions make it possible to analyze the internal structure of ferrofluids. The developed theory is compared with the results of computer simulations conducted at the University of Edinburgh, to determine the scope of applicability of the theory. It is shown that the obtained analytical expressions can be successfully applied in a sufficiently wide range of concentrations with moderate ferroparticles interparticle dipole-dipole interaction. The typical behavior of the pair distribution function and structural factor are analyzed in dependence on the particle size distribution in the system. The analytically structure factor analytically is compared with experimental results. / Научная работа связана с теоретическим изучением структурных свойств концентрированных магнитных жидкостей. Для эффективного применения и синтеза магнитной жидкости необходимо теоретическое исследование ее структурных свойств. Поскольку реальные магнитные жидкости являются полидисперсными по своему гранулометрическому составу, данная работа посвящена исследованию межчастичных корреляций в магнитных жидкостях, которая моделируется бидисперсной системой твердых сфер, в отсутствие внешнего магнитного поля. Определено аналитическое выражение для парной функции распределения и структурного фактора рассеяния. Эти функции дают возможность проанализировать внутреннюю структуру феррожидкостей. Построенная теория сравнивается с результатами компьютерного моделирования, проведенного в университете г. Эдинбург, для определения области применимости теории. Показано, что полученные аналитические выражения могут быть успешно применены в достаточно широкой области концентраций феррочастиц с умеренными межчастичными диполь-дипольными взаимодействиями, сравнимыми с тепловой энергией. Проанализировано типичное поведение парной функции распределения и структурного фактора в зависимости от гранулометрического состава в системе. Структурный фактор, полученный аналитически, сравнивается с результатами эксперимента.

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