Coordination Properties of Ionic Liquid-Mediated Chromium(II) and Copper(II) Chlorides and Their Complexes with Glucose

The structural and coordination properties of complexes formed upon the interaction of copper(II) and chromium(II) chlorides with diallrylimidazolium chloride (RMlm(+)Cl(-)) ionic liquids and glucose are studied by a combination of density functional theory (DFT) calculations and X-ray absorption spectroscopy (XAS). In the absence of the carbohydrate substrate, isolated mononuclear four-coordinated MeCl42- species (Me = Cu, Cr) dominate in the ionic liquid solution. The organic part of the ionic liquid does not directly interact with the metal centers. The interactions between the RMlm(+) cations and the anionic metal chloride complexes are limited to hydrogen bonding with the basic Cl- ligands and the overall electrostatic stabilization of the anionic metal complexes. Exchange of Cl ligands by a hydroxyl group of glucose is only favorable for CrCl42-. For Cu2+ complexes, the formation of hydrogen bonded complexes between CuCl42- and glucose is preferred. No preference for the coordination of metal chloride species to specific hydroxyl group of the carbohydrate is found. The formation of binuclear metal chloride complexes is also considered. The reactivity and selectivity patterns of the Lewis acid catalyzed reactions of glucose are discussed in the framework of the obtained results.

Surface Energy and Surface Proton Order of Ice Ih

Ice Ih is comprised of orientationally disordered water molecules giving rise to positional disorder of the hydrogen atoms in the hydrogen bonded network of the lattice. Here we arrive at a first principles determination of the surface energy of ice Ih and suggest that the surface of ice is significantly more proton ordered than the bulk. We predict that the proton order-disorder transition, which occurs in the bulk at similar to 72 K, will not occur at the surface at any temperature below surface melting. An order parameter which defines the surface energy of ice Ih surfaces is also identified.

Guest sorption and desorption in the metal-organic framework [Co(INA)(2)] (INA = isonicotinate) - evidence of intermediate phases during desorption

The metal-organic framework [Co(INA)(2)].0.5EtOH (INA = isonicotinate, NC5H4-4-CO2-), 1 was synthesised under solvothermal conditions. Its X-ray crystal structure shows channels containing ethanol guests which are hydrogen-bonded to carboxylate oxygens of the framework. The pyridyl rings of the framework alternate between `open' and `closed' positions along the channels resulting in large variation in the channel cross-sectional area from ca. 1.4 by 2.3 at the narrowest point to 4.9 by 5.3 at the widest. Despite the very small windows, the ethanol guests (of van der Waals diameter ca. 4.2-6.1 Angstrom) may be reversibly desorbed and sorbed into the structure quantitatively, as shown by in situ variable-temperture IR spectroscopy and XRPD. The single-crystal structure of the desolvated form [Co(INA)(2)]2 shows that there is no change in the overall connectivity on desolvation, but the rotational positions of the pyridine rings are altered. This suggests that pyridyl rotation may occur to allow guests to pass in and out. When the synthesis was conducted in 1-propanol solvent [Co(INA)(2)].0.5Pr(n)OH.H2O 3, was obtained, and a single-crystal X-ray structure revealed the same overall connectivity as in 1 but with pyridine rings disordered over closed and open positions. There was no evidence of included guests from X-ray crystallography, suggesting that they are also highly disordered. Variable-temperature XRPD performed on bulk samples showed peaks which were unsymmetrical and exhibited shoulders, suggesting that for each pattern obtained the material actually consisted of several closely-related phases. The movements of the peaks during desolvation showed the presence of intermediate phases before the final desolvated product was formed. The peak positions of the intermediate phases matched more closely with the calculated pattern for 3 than with 1 or 2, suggesting that they may have disordered structures similar to 3. The results also suggest that the intermediate phase represents an initial increase in volume before a larger decrease in volume occurs to give the final desolvated material.

Tailoring ionic liquid catalysts: structure, acidity and catalytic activity of protonic ionic liquids based on anionic clusters, [(HSO4)(H2SO4)x]− (x = 0, 1, or 2)

Aiming at inexpensive Brønsted-acidic ionic liquids, suitable for industrial-scale catalysis, a family of protonic ionic liquids based on nitrogen bases and sulfuric acid has been developed. Variation of the molar ratio of sulfuric acid, χH2SO4, was used to tune acidity. The liquid structure was studied using 1H NMR and IR spectroscopies, revealing the existence of hydrogen-bonded clusters, [(HSO4)(H2SO4)]−, for χH2SO4 > 0.50. Acidity, quantified by Gutmann Acceptor Number (AN), was found to be closely related to the liquid structure. The ionic liquids were employed as acid catalysts in a model reaction; Fischer esterification of acetic acid with 1-butanol. The reaction rate depended on two factors; for χH2SO4 > 0.50, the key parameter was acidity (expressed as AN value), while for χH2SO4 > 0.50 it was the mass transport (solubility of starting materials in the ionic liquid phase). Building on this insight, the ionic liquid catalyst and reaction conditions have been chosen. Conversion values of over 95% were achieved under exceptionally mild conditions, and using an inexpensive ionic liquid, which could be recycled up to eight times without diminution in conversion or selectivity. It has been demonstrated how structural studies can underpin rational design and development of an ionic liquid catalyst, and in turn lead to a both greener and economically viable process.

Brønsted acids in ionic liquids: How acidity depends on the liquid structure

Gutmann Acceptor Number (AN) values have been determined for Brønsted acid–ionic liquid mixtures, over a wide compositional range. Four systems of general formula [C2mim][A]–HA (A− = bistriflamide, [NTf2]−; triflate, [OTf]−; mesylate, [OMs]−; or acetate, [OAc]−, [C2mim]+ = 1-ethyl-3-methylimidazolium cation) were studied. A library of Brønsted acidic systems of varying acidity was constructed and the AN parameter was found to be a convenient approach for quantifying their acidity. HOAc, HOMs and HOTf, when dissolved in ionic liquids, were found to associate with the respective anions to form hydrogen-bonded anionic clusters, [A(HA)x]−. In contrast, HNTf2 was solubilised as a discrete, undissociated molecule. AN values were sensitive to the presence of anionic clusters; acidity could be buffered to a particular AN by binding the solubilised acid in the anionic cluster form. Overall, a simple way to manipulate and quantify the Brønsted acidity of acid–ionic liquid mixtures was demonstrated, and measured AN values were related to liquid speciation.

Protection of DNA against low-energy electrons by amino acids: A first-principles molecular dynamics study

Using first-principles molecular dynamics simulations, we have investigated the notion that amino acids can play a protective role when DNA is exposed to excess electrons produced by ionizing radiation. In this study we focus on the interaction of glycine with the DNA nucleobase thymine. We studied thymine-glycine dimers and a condensed phase model consisting of one thymine molecule solvated in amorphous glycine. Our results show that the amino acid acts as a protective agent for the nucleobase in two ways. If the excess electron is initially captured by the thymine, then a proton is transferred in a barrier-less way from a neighboring hydrogen-bonded glycine. This stabilizes the excess electron by reducing the net partial charge on the thymine. In the second mechanism the excess electron is captured by a glycine, which acts as a electron scavenger that prevents electron localization in DNA. Both these mechanisms introduce obstacles to further reactions of the excess electron within a DNA strand, e.g. by raising the free energy barrier associated with strand breaks.

Association and liquid structure of pyridine-acetic acid mixtures determined from neutron scattering using a ‘free proton’ EPSR simulation model

The liquid structure of pyridine-acetic acid mixtures have been investigated using neutron scattering at various mole fractions of acetic acid, χHOAc = 0.33, 0.50, and 0.67, and compared to the structures of neat pyridine and acetic acid. Data has been modelled using Empirical Potential Structure Refinement (EPSR) with a ‘free proton’ reference model, which has no prejudicial weighting towards either the existence of molecular or ionised species. Analysis of the neutron scattering results shows the existence of hydrogen-bonded acetic acid chains with pyridine inclusions, rather than the formation of an ionic liquid by proton transfer.

Bis(1,4,7-trithiacyclononane-S,S ',S '')nickel(II) dibromide tetrahydrate

The Ni-II centre in the cation of the title compound, [Ni(C6H12S3)(2)]Br-2. 4H(2)O, occupies a crystallographic inversion centre and is octahedrally coordinated by six S-donors from two [9]aneS(3) ligands. Ni-S distances range from 2.3749 (16) to 2.4077 (15) Angstrom and S-Ni-S angles where both thia donors belong to the same ligand lie in a narrow range between 88.09 (5) and 88.67 (6)degrees. The water molecules participate in extensive hydrogen bonding with each other and with the Br- anions to form double chains with eight- and 12-membered hydrogen-bonded rings running along the crystallographic a direction.

Ultrafast Non-Radiative Decay of Gas-Phase Nucleosides

The ultrafast photo-physical properties of DNA are crucial in providing a stable basis for life. Although the DNA bases efficiently absorb ultraviolet (UV) radiation, this energy can be dissipated to the surrounding environment by the rapid conversion of electronic energy to vibrational energy within about a picosecond. The intrinsic nature of this internal conversion process has previously been demonstrated through gas phase experiments on the bases, supported by theoretical calculations. De-excitation rates appear to be accelerated when individual bases are hydrogen bonded to solvent molecules or their complementary Watson-Crick pair. In this paper, the first gas-phase measurements of electronic relaxation in DNA nucleosides following UV excitation are reported. Using a pump-probe ionization scheme, the lifetimes for internal conversion to the ground state following excitation at 267 nm are found to be reduced by around a factor of two for adenosine, cytidine and thymidine compared with the isolated bases. These results are discussed in terms of a recent proposition that a charge transfer state provides an additional internal conversion pathway mediated by proton transfer through a sugar to base hydrogen bond.

Laccase-assisted bio-grafting of polyhydroxy-alkanoates (PHAs) onto the ethyl cellulose (EC) backbone

In the present study, a novel enzyme-based methodology for grafting Polyhydroxyalkanoates (PHAs) onto the ethyl cellulose (EC) as a backbone polymer was developed. Laccase assisted copolymerization was carried out under mild and eco-friendly reaction conditions. The resulting homogeneous composite membranes were characterized by Fourier-transformed infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), and Atomic Force Microscopy (AFM). The FTIR spectra of pure PHAs and PHAs containing graft composites (PHAs-g-EC) showed their strong characteristic bands at 1721 cm1, 1651 cm-1 and 1603 cm-1 respectively. Other accompanying bands in the range of 900-1300 cm-1 correspond to C=O vibration and C-O-C bond stretching, which could be contributed from PHAs and EC, respectively. The high intensity of the 3358 cm-1 band in the graft composite may have corresponded to the degradation of the carboxylic group from PHAs and also showed an increase of hydrogen-bonded groups at that distinct band region. The morphology was examined by SEM, which showed the well dispersed PHAs crystals in the backbone polymer of EC. XRD pattern for PHAs showed distinct peaks at 2-Theta values of 28o, 32o, 34o, 39o, 46o, 57o, 64o, 78o and 84o that represent the crystalline nature of PHAs. In comparison with those of neat PHAs, the degree of crystallinity for PHAs-g-EC decreased and this reduction is mainly because of the new cross-linking of PHAs within the EC backbone that changes the morphology and destroys the crystallites. Improved mechanical properties were observed for the PHAs-g-EC as compared to the individual components due to the impregnation of EC as reinforcement into the PHAs matrix. Improved mechanical strength enhanced thermal properties, along with low crystallinity of the present PHAs-g-EC suggesting its potential for various industrial and bio-medical applications.

Orientation of Non-Native 2-Monosubstituted and 2,3-Disubstituted 1,4-Naphthoquinones in the A1 binding site of PSI and the effect on the rate of electron transfer : an electron paramagnetic resonance spectroscopy study

The proce-ss ofoxygenic photosynthesis is vital to life on Earth. the central event in photosynthesis is light induced electron transfer that converts light into energy for growth. Ofparticular significance is the membrane bound multisubunit protein known as Photosystem I (PSI). PSI is a reaction centre that is responsible for the transfer of electrons across the membrane to reduce NADP+ to NADPH. The recent publication ofa high resolution X-ray structure of PSI has shown new information about the structure, in particular the electron transfer cofactors, which allows us to study it in more detail. In PSI, the secondary acceptor is crucial for forward electron transfer. In this thesis, the effect of removing the native acceptor phylloquinone and replacing it with a series of structurally related quinones was investigated via transient electron paramagnetic resonance (EPR) experiments. The orientation of non native quinones in the binding site and their ability to function in the electron transfer process was determined. It was found that PSI will readily accept alkyl naphthoquinones and anthraquinone. Q band EPR experiments revealed that the non-native quinones are incorporated into the binding site with the same orientation of the headgroup as in the native system. X band EPR spectra and deuteration experiments indicate that monosubstituted naphthoquinones are bound to the Al site with their side group in the position occupied by the methyl group in native PSI (meta to the hydrogen bonded carbonyl oxygen). X band EPR experiments show that 2, 3- disubstituted methyl naphthoquinones are also incorporated into the Al site in the same orientation as phylloquinone, even with the presence of a halogen- or sulfur-containing side chain in the position normally occupied by the phytyl tail ofphylloquinone. The exception to this is 2-bromo-3-methyl --.- _. -. - -- - - 4 _._ _ _ - _ _ naphthoquinone which has a poorly resolved spectrum, making determination of the orientation difficuh. All of the non-native quinones studied act as efficient electron acceptors. However, forward electron transfer past the quinone could only be demonstrated for anthraquinone, which has a more negative midpoint potential than phylloquinone. In the case of anthraquinone, an increased rate of forward electron transfer compared to native PSI was found. From these results we can conclude that the rate ofelectron transfer from Al to Fx in native PSI lies in the normal region ofthe Marcus Curve.

Electrospinning and characterization of self-assembled inclusion complexies

L’électrofilage est une technique permettant de fabriquer des fibres polymériques dont le diamètre varie entre quelques nanomètres et quelques microns. Ces fibres ont donc un rapport surface/volume très élevé. Les fibres électrofilées pourraient trouver des applications dans le relargage de médicaments et le génie tissulaire, comme membranes et capteurs chimiques, ou dans les nanocomposites et dispositifs électroniques. L’électrofilage était initialement utilisé pour préparer des toiles de fibres désordonnées, mais il est maintenant possible d’aligner les fibres par l’usage de collecteurs spéciaux. Cependant, il est important de contrôler non seulement l’alignement macroscopique des fibres mais aussi leur orientation au niveau moléculaire puisque l’orientation influence les propriétés mécaniques, optiques et électriques des polymères. Les complexes moléculaires apparaissent comme une cible de choix pour produire des nanofibres fortement orientées. Dans les complexes d’inclusion d’urée, les chaînes polymères sont empilées dans des canaux unidimensionnels construits à partir d’un réseau tridimensionnel de molécules d’urée liées par des ponts hydrogène. Ainsi, les chaînes polymère sonts très allongées à l’échelle moléculaire. Des nanofibres du complexe PEO-urée ont été préparées pour la première fois par électrofilage de suspensions et de solutions. Tel qu’attendu, une orientation moléculaire inhabituellement élevée a été observée dans ces fibres. De tels complexes orientés pourraient être utilisés à la fois dans des études fondamentales et dans la préparation de matériaux hiérarchiquement structurés. La méthode d’électrofilage peut parfois aussi être utilisée pour préparer des matériaux polymériques métastables qui ne peuvent pas être préparés par des méthodes conventionnelles. Ici, l’électrofilage a été utilisé pour préparer des fibres des complexes stables (α) et "métastables" (β) entre le PEO et l’urée. La caractérisation du complexe β, qui était mal connu, révèle un rapport PEO:urée de 12:8 appartenant au système orthorhombique avec a = 1.907 nm, b = 0.862 nm et c = 0.773 nm. Les chaînes de PEO sont orientées selon l’axe de la fibre. Leur conformation est significativement affectée par les ponts hydrogène. Une structure en couches a été suggérée pour la forme β, plutôt que la structure conventionnelle en canaux adoptée par la forme α. Nos résultats indiquent que le complexe β est thermodynamiquement stable avant sa fonte et peut se transformer en forme α et en PEO liquide par un processus de fonte et recristallisation à 89 ºC. Ceci va dans le sens contraire aux observations faites avec le complexe β obtenu par trempe du complexe α fondu. En effet, le complexe β ainsi obtenu est métastable et contient des cristaux d’urée. Il peut subir une transition de phases cinétique solide-solide pour produire du complexe α dans une vaste gamme de températures. Cette transition est induite par un changement de conformation du PEO et par la formation de ponts hydrogène intermoléculaires entre l’urée et le PEO. Le diagramme de phases du système PEO-urée a été tracé sur toute la gamme de compositions, ce qui a permis d’interpréter la formation de plusieurs mélanges qui ne sont pas à l’équilibre mais qui sont été observés expérimentalement. La structure et le diagramme de phases du complexe PEO-thiourée, qui est aussi un complexe très mal connu, ont été étudiés en détail. Un rapport molaire PEO :thiourée de 3:2 a été déduit pour le complexe, et une cellule monoclinique avec a = 0.915 nm, b = 1.888 nm, c = 0.825 nm et β = 92.35º a été déterminée. Comme pour le complexe PEO-urée de forme β, une structure en couches a été suggérée pour le complexe PEO-thiourée, dans laquelle les molécules de thiourée seraient disposées en rubans intercalés entre deux couches de PEO. Cette structure en couches pourrait expliquer la température de fusion beaucoup plus faible des complexes PEO-thiourée (110 ºC) et PEO-urée de forme β (89 ºC) en comparaison aux structures en canaux du complexe PEO-urée de forme α (143 ºC).

Self-assembly of PS-PVP block copolymers and their complexes at the air/water interface

Une compréhension approfondie et un meilleur contrôle de l'auto-assemblage des copolymères diblocs (séquencés) et de leurs complexes à l'interface air/eau permettent la formation contrôlée de nanostructures dont les propriétés sont connues comme alternative à la nanolithographie. Dans cette thèse, des monocouches obtenues par les techniques de Langmuir et de Langmuir-Blodgett (LB) avec le copolymère dibloc polystyrène-poly(4-vinyl pyridine) (PS-PVP), seul ou complexé avec de petites molécules par liaison hydrogène [en particulier, le 3-n-pentadécylphénol (PDP)], ont été étudiées. Une partie importante de notre recherche a été consacrée à l'étude d'une monocouche assemblée atypique baptisée réseau de nanostries. Des monocouches LB composées de nanostries ont déjà été rapportées dans la littérature mais elles coexistent souvent avec d'autres morphologies, ce qui les rend inutilisables pour des applications potentielles. Nous avons déterminé les paramètres moléculaires et les conditions expérimentales qui contrôlent cette morphologie, la rendant très reproductible. Nous avons aussi proposé un mécanisme original pour la formation de cette morphologie. De plus, nous avons montré que l'utilisation de solvants à haut point d’ébullition, non couramment utilisés pour la préparation des films Langmuir, peut améliorer l'ordre des nanostries. En étudiant une large gamme de PS-PVP avec des rapports PS/PVP et des masses molaires différents, avec ou sans la présence de PDP, nous avons établi la dépendance des types principaux de morphologie (planaire, stries, nodules) en fonction de la composition et de la concentration des solutions. Ces observations ont mené à une discussion sur les mécanismes de formation des morphologies, incluant la cinétique, l’assemblage moléculaire et l’effet du démouillage. Nous avons aussi démontré pour la première fois que le plateau dans l'isotherme des PS-PVP/PDP avec morphologie de type nodules est relié à une transition ordre-ordre des nodules (héxagonal-tétragonal) qui se produit simultanément avec la réorientation du PDP, les deux aspects étant clairement observés par AFM. Ces études ouvrent aussi la voie à l'utilisation de films PS-PVP/PDP ultraminces comme masque. La capacité de produire des films nanostructurés bien contrôlés sur différents substrats a été démontrée et la stabilité des films a été vérifiée. Le retrait de la petite molécule des nanostructures a fait apparaître une structure interne à explorer lors d’études futures.

Novel non phospholipid liposomes with high sterol content : development and characterization

Les liposomes sont des nanovecteurs polyvalents et prometteurs quant à leur utilisation dans plusieurs domaines. Il y a une décennie, un nouveau type de liposome constitué d’amphiphiles monoalkylés et de stérols est né fortuitement dans notre groupe. Ils sont nommés Stérosomes puisqu’ils contiennent une grande proportion de stérols, entre 50 et 70 mol %. Les objectifs de cette thèse sont de développer de nouvelles formulations de Stérosomes ayant des caractéristiques spécifiques et d’acquérir une compréhension plus profonde des règles physicochimiques qui dictent leur comportement de phase. Nous avons spécifiquement examiné le rôle de motifs moléculaires des stérols, de la charge interfaciale et de la capacité à former des liaisons H dans les interactions intermoléculaires menant à l’autoassemblage. Le comportement de phase a été caractérisé par calorimétrie différentielle à balayage (DSC), par spectroscopie infrarouge (IR) et par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire du deutérium (²H NMR). Premièrement, nous avons établi certaines corrélations entre la structure des stérols, leur tendance à former des bicouches fluides en présence d'amphiphile monoalkylé et la perméabilité des grandes vésicules unilamellaires (LUV) formées. La nature des stérols module les propriétés de mélange avec de l’acide palmitique (PA). Les stérols portant une chaîne volumineuse en position C17 sont moins aptes à induire des bicouches fluides que ceux qui ont une chaîne plus simple, comme celle du cholestérol. Un grand ordre de la chaîne alkyle de PA est un effet commun à tous les stérols investigués. Il a été démontré que la perméabilité des LUV peut être contrôlée en utilisant des stérols différents. Cependant, ces stérols n’ont aucun impact significatif sur la sensibilité des Stérosomes au pH. Afin de créer des liposomes qui sont sensibles au pH et qui ont une charge positive à la surface, des Stérosomes composés de stéarylamine et de cholestérol (Chol) ont été conçus et caractérisés. Il a été conclu que l’état de protonation de l’amine, dans ce travail, ou du groupe carboxylique, dans un travail précédent, confère une sensibilité au pH et détermine la charge à la surface du liposome. Les premiers Stérosomes complètement neutres ont été fabriqués en utilisant un réseau de fortes liaisons H intermoléculaires. Le groupe sulfoxyde est capable de former de fortes liaisons H avec le cholestérol et les molécules d’eau. Une bicouche fluide métastable a été obtenue, à la température de la pièce, à partir d'un mélange équimolaire d’octadécyl méthyl sulfoxyde (OMSO) et de Chol. Ce comportement distinct a permis d’extruder le mélange pour former des LUV à la température de la pièce. Après 30 h, le temps de vie de la phase métastable, des Stérosomes stables et imperméables existaient toujours sous une forme solide. Un diagramme de température-composition a été proposé afin de résumer le comportement de phase des mélanges d’OMSO/Chol. Finalement, nous avons élaboré des Stérosomes furtifs en incorporant du polyéthylène glycol (PEG) avec une ancre de cholestérol (PEG-Chol) à l’interface de Stérosomes de PA/Chol. Jusqu’à 20 mol % de PEG-Chol peut être introduit sans perturber la structure de la bicouche. La présence du PEG-Chol n’a aucun impact significatif sur la perméabilité de la LUV. L'encapsulation active de la doxorubicine, un médicament contre le cancer, a été réalisée malgré la faible perméabilité de ces LUV et la présence du PEG à l’interface. L’inclusion de PEG a modifié considérablement les propriétés de l’interface et a diminué la libération induite par la variation de pH observée avec des LUV nues de PA/Chol. Cette formulation inédite est potentiellement utile pour l’administration intraveineuse de médicaments.

Electrospinning and characterization of supramolecular poly(4-vinyl pyridine)-small molecule complexes

La chimie supramoléculaire est basée sur l'assemblage non covalent de blocs simples, des petites molécules aux polymères, pour synthétiser des matériaux fonctionnels ou complexes. La poly(4-vinylpyridine) (P4VP) est l'une des composantes supramoléculaires les plus utilisées en raison de sa chaîne latérale composée d’une pyridine pouvant interagir avec de nombreuses espèces, telles que les petites molécules monofonctionnelles et bifonctionnelles, grâce à divers types d'interactions. Dans cette thèse, des assemblages supramoléculaires de P4VP interagissant par liaisons hydrogène avec de petites molécules sont étudiés, en ayant comme objectifs de faciliter l'électrofilage de polymères et de mieux comprendre et d'optimiser la photoréponse des matériaux contenant des dérivés d'azobenzène. Une nouvelle approche est proposée afin d'élargir l'applicabilité de l'électrofilage, une technique courante pour produire des nanofibres. À cet effet, un complexe entre la P4VP et un agent de réticulation bifonctionnel capable de former deux liaisons hydrogène, le 4,4'-biphénol (BiOH), a été préparé pour faciliter le processus d’électrofilage des solutions de P4VP. Pour mieux comprendre ce complexe, une nouvelle méthode de spectroscopie infrarouge (IR) a d'abord été développée pour quantifier l'étendue de la complexation. Elle permet de déterminer un paramètre clé, le rapport du coefficient d'absorption d'une paire de bandes attribuées aux groupements pyridines libres et liées par liaisons hydrogène, en utilisant la 4-éthylpyridine comme composé modèle à l’état liquide. Cette méthode a été appliquée à de nombreux complexes de P4VP impliquant des liaisons hydrogène et devrait être généralement applicable à d'autres complexes polymères. La microscopie électronique à balayage (SEM) a révélé l'effet significatif du BiOH sur la facilité du processus d’électrofilage de P4VP de masses molaires élevées et faibles. La concentration minimale pour former des fibres présentant des perles diminue dans le N, N'-diméthylformamide (DMF) et diminue encore plus lorsque le nitrométhane, un mauvais solvant pour la P4VP et un non-solvant pour le BiOH, est ajouté pour diminuer l'effet de rupture des liaisons hydrogène causé par le DMF. Les liaisons hydrogène dans les solutions et les fibres de P4VP-BiOH ont été quantifiées par spectroscopie IR et les résultats de rhéologie ont démontré la capacité de points de réticulation effectifs, analogues aux enchevêtrements physiques, à augmenter la viscoélasticité de solutions de P4VP pour mieux résister à la formation de gouttelettes. Cette réticulation effective fonctionne en raison d'interactions entre le BiOH bifonctionnel et deux chaînes de P4VP, et entre les groupements hydroxyles du BiOH complexé de manière monofonctionnelle. Des études sur d’autres agents de réticulation de faible masse molaire ont montré que la plus forte réticulation effective est introduite par des groupes d’acide carboxylique et des ions de zinc (II) qui facilitent le processus d’électrofilage par rapport aux groupements hydroxyles du BiOH. De plus, la sublimation est efficace pour éliminer le BiOH contenu dans les fibres sans affecter leur morphologie, fournissant ainsi une méthode élégante pour préparer des fibres de polymères purs dont le processus d’électrofilage est habituellement difficile. Deux complexes entre la P4VP et des azobenzènes photoactifs portant le même groupement tête hydroxyle et différents groupes queue, soit cyano (ACN) ou hydrogène (AH), ont été étudiés par spectroscopie infrarouge d’absorbance structurale par modulation de la polarisation (PM-IRSAS) pour évaluer l'impact des groupements queue sur leur performance lors de l'irradiation avec de la lumière polarisée linéairement. Nous avons constaté que ACN mène à la photo-orientation des chaînes latérales de la P4VP et des azobenzènes, tandis que AH mène seulement à une orientation plus faible des chromophores. La photo-orientation des azobenzènes diminue pour les complexes avec une teneur croissante en chromophore, mais l'orientation de la P4VP augmente. D'autre part, l'orientation résiduelle après la relaxation thermique augmente avec la teneur en ACN, à la fois pour le ACN et la P4VP, mais la tendance opposée est constatée pour AH. Ces différences suggèrent que le moment dipolaire a un impact sur la diffusion rotationnelle des chromophores. Ces résultats contribueront à orienter la conception de matériaux polymères contenant des azobenzène efficaces.