Determination of the natures of interactions between polymers in aqueous solutions at the molecular scale using fluorescence spectroscopy

Les intéractions moléculaires dites faibles sont omniprésentes dans la vie du quotidien. De nombreuses études dans le domaine de la chimie supramoléculaire ont été effectuées sur ces interactions non-covalentes et de faibles énergie dans les matériaux à l’état solide mais très peu furent menées afin de les caractériser en solution. C’est dans ce but que ce projet de recherche est né afin de mettre au point une méthodologie permettant de caractériser les interactions moléculaires au sein de solutions et mélanges de polymères hydrosolubles en laissant le système étudié imperturbé. Afin d’y parvenir, nous avons choisi la spectroscopie de fluorescence. Nous avons donc choisit après avoir effectué une sélection, deux sondes moleculaires ; furent sélectionnées ; ANS pour les interactions dipôle-dipôle et hydrophobes et 3HQ-Bf pour caractériser les liaisons hydrogène. Comme support d’interaction, nous avons choisit d’analyser à l’échelle moléculaire les mélanges xanthane/galactomannane largement étudiés à l’échelle macroscopique mais très peu à l’échelle microscopique et qui soulèvent encore quelques interrogations de nos jours concernant leur association en solution. Après avoir testé notre méthodologie avec un système simple, nous avons été capable de caractériser les interactions moléculaires au sein des solutions et mélanges xanthane/galactomannane. De plus, nous avons mis en évidence l’existence de synergies moléculaires dans le cas des interactions hydrophobes et les liaisons hydrogène. Il s’avère que les interactions dipôle-dipôle n’ont pas un rôle primaire mais agissent en arrière plan.Molecular interactions are everywhere in daily life. Numerous studies were made in the field of supramolecular chemistry on these low-energy non-covalent interactions at the solid state but less were carried out in order to characterize them in solution. That is why this research project was brought to life in order to set up a methodology allowing to characterized molecular interactions in solutions and mixtures of water-soluble polymers and to keep a non disturbed studied system. To achieve ths goal, we chose to use fluorescence spectroscopy. After a large selection, two moleculars probes were selected; ANS for dipole-dipole and hydrophobic interactions and 3HQ-Bf for H-bonds. As a support to study the interactions, xanthan/galactomannan systems, widely studied at the macroscopic scale were analyzed at the molecular scale to better understand xanthan/galactomannan association. Once the methodology tested on a simple system, we were able to characterize molecular interactions in aqueous xanthan/galactomannan solutions and mixtures. Furthermore, molecular synergies were brought to light in the case of hydrophobic interactions and H-bonds. Dipole-dipole interactions may play a major role in the background rather than in the foreground