Groupe "Matière molle et biophysique" - MMB

La matière molle, la science des matériaux et la biologie partagent le même terrain: le contrôle des interactions de l'ordre de l'énergie thermique (KBT)  autorisant la formation d'architectures complexes présentant des dynamiques, des cinétiques ou des durées de vie spécifiques. Les objectifs de l'équipe "Matière molle, biophysique et nanomatériaux", au travers de ses 4 thématiques, sont de comprendre à la fois

  • i) la structure des entités individuelles (molécules, nanoparticules, polymères, tensioactifs et phospholipides) dont la taille caractéristique se situe typiquement entre 0.1 et 50 nm,
  • ii) les mécanismes sous-jacents de leur auto-assemblage et de leur dynamique, ce qui permettra de contrôler et d’ajuster les propriétés spécifiques des matériaux inertes, fonctionnels ou biologiques aux échelles nanométriques (1-100 nm) et micrométriques (100nm-1 mm).

La spécificité du groupe MMB est la définition, la conception et la production des échantillons parfaitement adaptés aux objectifs scientifiques. La disponibilité des plateformes de caractérisation physico-chimique, complétées par des compétences en chimie et en biologie, sont des atouts clés pour assurer le succès dans la préparation des échantillons pour les études par diffusion des neutrons.

La stratégie expérimentale est ainsi construite sur les avantages offerts par la palette complète de la diffusion des neutrons statique et dynamique et en particulier les techniques associées au marquage isotopique H/D et de variation de contraste. La structure en volume (diffraction, Diffusion aux Petits Angles DNPA, imagerie) ou aux surfaces et interfaces (réflectométrie) ainsi que l'étude des relaxations jusqu'à plusieurs dizaines et centaines de nanosecondes (Etudes en temps de vol ou écho de spin) sont plus particulièremetn étudiés. Ces travaux de recherche s’inscrivent au coeur des enjeux sociétaux de demain, tels que la conception de nouveaux matériaux, la production et le stockage de l’énergie, la santé et l’agroalimentaire.

 

Soft matter, materials science and biology share the same field: the control of interactions of the order of the thermal energy (KBT), allowing the formation of complex architectures with specific dynamics, kinetics or lifetimes . The objectives of the "Soft matter, biophysics and nanomaterials" team, through its four themes, are to understand at the same time : 

  • i) the structure of individual entities (like molecules, nanoparticles, polymers, surfactants and phospholipids) whose characteristic size is typically between 0.1 and 50 nm,
  • ii) the mechanisms underlying their self-assembly and dynamics, allowing to control and adjust the specific properties of inert, functional or biological materials at nanoscale (1-100 nm) and micrometric (100 nm-1 mm) scales.

The specificity of the MMB group is the definition, design and production of samples perfectly adapted to our scientific objectives. The availability of physico-chemical characterization platforms, supplemented by skills in chemistry and biology, are key assets to ensure the success of sample preparation for neutron scattering studies.

The experimental strategy is thus to built on the advantages offered by the full range of static and dynamic neutron scattering and in particular the techniques associated with H / D isotopic marking and contrast variation. The bulk (diffraction, small angle scattering, imaging) or surfaces and interfaces (reflectometry) structures as well as the study of their relaxations up to several tens and hundreds of nanoseconds (time of flight or spin echo experiments) are more particularly studied. This research is at the heart of tomorrow's societal challenges, such as the design of new materials, the production and storage of energy, health and agri-food.

 
#3082 - Màj : 22/06/2020
Thèmes de recherche

Biophysique au LLB

Dans les systèmes biologiques, l'intérieur des cellules est un milieu très encombré, qui peut provenir de la présence de macromolécules inertes ou non vis-à-vis des réactions biologiques (encombrement macromoléculaire) ou de la séquestration physique par des éléments tels que des réseaux de fibres et de membranes (confinement).

Biophysique au LLB
Confinement multi-échelle

Confinement multi-échelle

Sous confinement nanométrique, les interactions complexes entre la topologie de confinement, la dimensionnalité (3D à 1D) et le rapport surface/volume affecte de manière significative les propriétés physiques des matériaux confinés.

Matière Molle

Sur la base de travaux pionniers établis dans les années 70 au LLB, la physique des polymères et plus largement l’étude de systèmes relevant de la matière molle (tensio-actifs, nanoparticules) continue d'être un domaine très actif de l’équipe matière molle au laboratoire.

Matière Molle
Domaines Techniques
Les neutrons permettent de sonder la matière et leur sensibilité aux éléments légers et au magnétisme en font une sonde unique et originale. A l'IRAMIS , l’utilisation de la spectrométrie neutronique dans divers domaines de la recherche fondamentale et appliquée est développée au Laboratoire mixte CEA-CNRS Léon Brillouin à Saclay.

Activités instrumentales nationales et internationales du LLB - National and internatonial instrumental activities at the LLB

Les appareils d'Orphée; Orphée neutrons spectrometers

Neutrons
Diffusion des Rayons X aux petits angles / Small Angle X-Rays Scattering (SAXS)
X-rays are used to investigate the structural properties of solids, liquids or gels. Photons interact with electrons, and provide information about the fluctuations of electronic densities in heterogeneous matter. A typical experimental set-up is shown on Figure : a monochromatic beam of incident wave vector is selected and falls on the sample. The scattered intensity is collected as a function of the so-called scattering angle 2 teta.

Diffractomètres de "diffusion de neutrons aux petits angles" : PACE, PA20, PAxy, TPA

SWAXS Lab -Saclay : The SAXS/ GISAXS/ X-ray reflectomer beamline

Neutron diffusion make possible to probe the matter and its sensitivity to the light elements and to magnetism make it a single and original probe. Within IRAMIS, neutron spectrometry is used in various fields in fundamental and applied research and is developed around the CEA-CNRS Laboratory Leon Brillouin (LLB) around the Orphée reactor in Saclay. Neutrons are mainly intended for the study of condensed matter.

Les appareils d'Orphée; Orphée neutrons spectrometers

Neutrons
Voir aussi
Faits marquants scientifiques
01 mai 2024
Salah Bouazizi, Salah Nasr & Marie-Claire Bellissent-Funel MD simulation and analysis of the pair correlation functions, self-diffusion coefficients and orientational correlation times in aqueous KCl solutions at different temperatures and concentrations, S. Bouazizi, S. Nasr and M.-C. Bellissent-Funel, J Solution Chem (2024) https://doi.org/10.
07 avril 2024
Nina Královič-Kanjaková, Ali Asi Shirazi, Lukáš Hubčík, Mária Klacsová, Atoosa Keshavarzi, Juan Carlos Martínez, Sophie Combet, José Teixeira, and Daniela Uhríková The use of an exogenous pulmonary surfactant (EPS) to deliver other relevant drugs to the lungs is a promising strategy for combined therapy.
16 février 2024
On De Gennes narrowing of fluids confined at the molecular scale in nanoporous materials Wanda Kellouai, Jean-Louis Barrat, Patrick Judeinstein, Marie Plazanet, Benoit Coasne, J. Chem. Phys. 160, 024113 (2024). Beyond well-documented confinement and surface effects arising from the large internal surface and severely confining porosity of nanoporous hosts, the transport of nanoconfined fluids remains puzzling in many aspects. With striking examples such as memory, i.e.
01 décembre 2023
Anne-Charlotte Le Gulluche, Guylaine Ducouret, Ludovic Olanier, Annie Brûlet, Olivier Sanseau, Paul Sotta, and Alba Marcellan Model hybrid hydrogels reinforced by silica nanoparticles were designed by polymerizing and cross-linking the gels in situ. The polymer–particle interactions were tuned by using either poly(dimethylacrylamide) (PDMA), which adsorbs on silica, or poly(acrylamide) (PAAm), which does not.
23 octobre 2023
Dans un article publié dans ACS Macro Letters, une équipe de physico-chimistes décrit une nouvelle approche qui utilise les neutrons et la lumière pour suivre in situ l’autoassemblage de polymères amphiphiles dans des conditions proches de l’équilibre.
13 octobre 2023
Antoine Cossa, Sylvain Trépout, Frank Wien, Johannes Groen, Etienne Le Brun, Florian Turbant, Laetitia Besse, Eva Pereiro, Véronique Arluison The bacterial chromosomic DNA is packed within a membrane-less structure, the nucleoid, due to the association of DNA with proteins called Nucleoid Associated Proteins (NAPs). Among these NAPs, Hfq is one of the most intriguing as it plays both direct and indirect roles on DNA structure.
25 août 2023
Maëva Almeida, Daniel Dudzinski, Catherine Amiel, Jean-Michel Guigner,Sylvain Prévost, Clémence Le Coeur and Fabrice Cousin Here, we describe the behavior of mixtures of stearic acid (SA) and its hydroxylated counterpart 12-hydroxystearic acid (12-HSA) in aqueous mixtures at room temperature as a function of the 12-HSA/SA mole ratio R.
06 juillet 2023
Simeon Minic, Burkhard Annighöfer, Milos Milcic, François Maignen, Annie Brûlet, Sophie Combet Apomyoglobin (apoMb), a model protein in biochemistry, exhibits a strong propensity to bind various ligands, which makes it a good candidate as a carrier of bioactive hydrophobic drugs. The stability of its hydrophobic pocket determines its potential as a carrier of bioactive compounds.
13 juin 2023
Somia Haouache, Yu Chen, Clara Jimenez-Saelices, Fabrice Cousin, Pan Chen, Yoshiharu Nishiyama, François Jerome, and Isabelle Capron Nanocelluloses can be used to stabilize oil–water surfaces, forming so-called Pickering emulsions. In this work, we compare the organization of native and mercerized cellulose nanocrystals (CNC-I and CNC-II) adsorbed on the surface of hexadecane droplets dispersed in water at different CNC concentrations.
02 mai 2023
Céline JAUDOIN, Isabelle GRILLO, Fabrice COUSIN, Maria GEHRKE, Malika OULDALI, Ana-Andreea ARTENI, Luc PICTON, Christophe RIHOUEY, Fanny SIMELIERE, Amélie BOCHOT, Florence AGNELY Mixtures of hyaluronic acid (HA) with liposomes lead to hybrid colloid–polymer systems with a great interest in drug delivery. However, little is known about their microstructure.
20 avril 2023
Les clusters métalliques dans la gamme de 10-300 atomes (diamètre 1 à 2 nm) forment une classe spécifique de matériaux dont les propriétés dépendent fortement de leur taille en raison de la discrétisation de leurs niveaux d’énergie.
08 avril 2023
Anne-Sophie Robbes, Jacques Jestin, Florian Meneau, Florent Dalmas, François Boué, and Fabrice Cousin, Macromolecules 2022, 55, 15, 6876–6889.
14 mars 2023
Michal Swierczewski,  Fabrice Cousin,  Ewa Banach,  Arnulf Rosspeintner,  Latevi Max Lawson Daku,  Abolfazl Ziarati,  Rania Kazan,  Gunnar Jeschke,  Raymond Azoulay,  Lay-Theng Lee,  Thomas Bürgi A bidentate chiral dithiol (diBINAS) is utilised to bridge Au25 nanoclusters to form oligomers. Separation by size allows the isolation of fractions that are stable thanks to the bidentate nature of the linker.
19 février 2023
Florian Turbant, Jehan Waeytens, Camille Campidelli, Marianne Bombled, Denis Martinez, Axelle Grélard, Birgit Habenstein, Vincent Raussens, Marisela Velez, Frank Wien, Véronique Arluison Hfq is a pleiotropic regulator that mediates several aspects of bacterial RNA metabolism. The protein notably regulates translation efficiency and RNA decay in Gram-negative bacteria, usually via its interaction with small regulatory RNAs.
27 janvier 2023
Sophie Combet, Françoise Bonneté, Stéphanie Finet, Alexandre Pozza, Christelle Saade, Anne Martel, Alexandros Koutsioubas, Jean-Jacques Lacapère, Biochimie (2022) in press.   The translocator protein (TSPO) is a ubiquitous transmembrane protein of great pharmacological interest thanks to its high affinity to many drug ligands.
25 janvier 2023
Les alliages à "haute entropie" forment une nouvelle classe de matériaux cristallins, qui se caractérise par des variations aléatoires dans la composition chimique de chaque maille, sans altérer l’ordre géométrique à longue distance.
28 novembre 2022
H. P. Khanh Ngo, E. Planes, C. Iojoiu, P. Soudant, A.-L. Rollet, P. Judeinstein The increasing need of portable electrical resources requires to develop post-Li batteries, in which redox reactions are then based on the different alkali or earth alkaline ions.
14 novembre 2022
Molécules clés du vivant, les polymères d'acides nucléiques peuvent se présenter sous la forme d'une chaine moléculaire unique ou sous une forme multichaines (tel que la double hélice de l'ADN), qui adoptent une grande variété de conformations, pouvant comprendre des hélices simples ou doubles, des boucles, des pseudo-nœuds des structures en duplexes, triplexes ou quadruplexes.
07 novembre 2022
Michal Swierczewski, Alexis Chenneviere, Lay-Theng Lee, Plinio Maroni, Thomas Bürgi Langmuir-Blodgett (LB) technique allows the deposition of gold nanoclusters (atomically precise nanoparticles below 2 nm in diameter) onto solid substrates with an unprecedented degree of control and high transfer ratios. Nanoclusters are expected to follow the crinkle folding mechanism, which promotes the formation of trilayers but kinetically disfavors the formation of the fourth layer.
02 septembre 2022
Simeon Minić, Burkhard Annighöfer, Arnaud Hélary, Laïla Sago, David Cornu, Annie Brûlet, Sophie Combet High pressure (HP) is a particularly powerful tool to study protein folding/unfolding, revealing subtle structural rearrangements. Bovine β-lactoglobulin (BLG), a protein of interest in food science, exhibits a strong propensity to bind various bioactive molecules.
24 août 2022
Le rôle régulateur de la protéine Hfq, protéine bactérienne notamment trouvée chez Escherichia coli, est attribué principalement à sa fonction d'ARN-chaperon, facilitant les interactions entre ARNs. La protéine est aussi impliquée dans la structuration et la compaction de l’ADN.
22 juillet 2022
Fabrizia Foglia, Quentin Berrod, Adam J. Clancy, Keenan Smith, Gérard Gebel, Victoria García Sakai, Markus Appel, Jean-Marc Zanotti, Madhusudan Tyagi, Najet Mahmoudi, Thomas S. Miller, John R. Varcoe, Arun Prakash Periasamy, Daniel J. L. Brett, Paul R. Shearing, Sandrine Lyonnard and Paul F.
01 juillet 2022
Tiago Outerelo Corvo, Antoine Jourdain, Shona O’Brien, Frédéric Restagno, Eric Drockenmuller, and Alexis Chennevière Poly(ionic liquid)s (PILs), similar to their ionic liquid (IL) analogues, present a nanostructure arising from local interactions.
02 juin 2022
Marion Grzelka, Iurii Antoniuk, Éric Drockenmuller, Alexis Chennevière, Liliane Léger, and Frédéric Restagno The role of the polymer volume fraction, ϕ, on steady-state slippage and interfacial friction is investigated for semi-dilute polystyrene solutions in diethyl phthalate in contact with two solid surfaces. Significant slippage is evidenced for all samples, with slip lengths b obeying a power law dependence.
11 mai 2022
Du fait même de sa structure moléculaire, l'eau présente un très grand nombre d’anomalies physico-chimiques par rapport à un liquide ordinaire avec un diagramme de phases complexe.
21 avril 2022
Sumit Mehan, Laure Herrmann, Jean-Paul Chapel, Jacques Jestin, Jean-Francois Berret and Fabrice Cousin We investigate the formation/re-dissociation mechanisms of hybrid complexes made from negatively charged PAA2k coated g-Fe2O3 nanoparticles (NP) and positively charged polycations (PDADMAC) in aqueous solution in the regime of very high ionic strength (I).
23 mars 2022
Christiane Alba-Simionesco , Patrick Judeinstein , Stéphane Longeville, Oriana Osta , Florence Porcher , Frédéric Caupin , and Gilles Tarjus The proneness of water to crystallize is a major obstacle to understanding its putative exotic behavior in the supercooled state. It also represents a strong practical limitation to cryopreservation of biological systems.
22 février 2022
J.C.Riedl, M.Sarkar, T.Fiuza, F.Cousin, J.Depeyrot, E.Dubois,G.Mériguet,R.Perzynski and V.Peyre Some of the most promising fields of application of ionic liquid-based colloids imply elevated temperatures. Their careful design and analysis is therefore essential. We assume that tuning the structure of the nanoparticle-ionic liquid interface through its composition can ensure colloidal stability for a wide temperature range, from room temperature up to 200 °C. https://doi.org/10.
15 décembre 2021
Virginie Vergnat, Benoît Heinrich, Michel Rawiso, René Muller, Geneviève Pourroy and Patrick Masson Embedding nanoparticles (NPs) with organic shells is a way to control their aggregation behavior. Using polymers allows reaching relatively high shell thicknesses but suffers from the difficulty of obtaining regular hybrid objects at gram scale.
29 novembre 2021
Les nanoparticules offrent de nouvelles propriétés spécifiquement liées à leur taille. Parmi-celles-ci, une bonne efficacité catalytique est attendue du fait de leur très grande surface spécifique.
Publications HAL

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Thèses
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Stages
Images
Réflectométrie neutronique
Le quasi-élastique
C-SPEC: Cold chopper spectrometer
Transport properties of alkali/alkaline earth cations in ionic-liquid based electrolytes
Neutron Spin Precession Spectroscopy
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SWAXS Lab -Saclay : The SAXS/ GISAXS/ X-ray reflectomer beamline
SWAXS Lab -Saclay : The SAXS/ GISAXS/ X-ray reflectomer beamline
Skadi
LLB on Sharper at the ILL
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Amyloïdes fonctionnels et adaptation bactérienne
Diffusion de l’hémoglobine : impact sur le transport d’oxygène par les globules rouges
Diffusion de l’hémoglobine : impact sur le transport d’oxygène par les globules rouges
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Exchange Lifetimes of the Bound Polymer Layer on Silica Nanoparticles
Bacterial Amyloids
A high pressure cell using metallic windows to investigate the structure of molecular solutions up to 600 MPa by small-angle neutron scattering
Apport de la diffusion de neutrons à l\'étude de la matière nano-confinée : NaPSS au sein des pores d\'une membrane aluminium poreuse
Apport de la diffusion de neutrons à l\'étude de la matière nano-confinée : NaPSS au sein des pores d\'une membrane aluminium poreuse
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Dynamics properties of photosynthetic microorganisms probed by incoherent neutron scattering
Equilibrium protein adsorption on nanometric vegetable oil hybrid film/water interface using neutron reflectometry
Groupe \
Brevet : Procédé de préparation de nouveaux nanomatériaux / Method for the production of new nanomaterials
Neutrons
Neutrons
La couronne de protéines adsorbées sur des nanoparticules de silice dévoile sa structure
Dynamics Properties of Photosynthetic Microorganisms Probed by Incoherent Neutron Scattering
Coupling NMR to SANS: Addressing at once structure and dynamics in soft matter
Élaboration optimisée d\'un matériau composite : particules de silices greffées de poly-isoprène dans des matrices élastomères
Controlled Loading and Release of Beta-Lactoglobulin in Calcium-Polygalacturonate Hydrogels
RNA Spectroscopy; Methods and Protocol
Matière Molle
Confinement multi-échelle
Biophysique au LLB
Controlled Synthesis of Gold Nanoparticles in Copolymers Nanomolds by X-ray Radiolysis
Combining surface chemistry modification and in situ small-angle scattering characterization to understand and optimize the biological behavior of nanomedicines
L’interaction entre une protéine amyloïde bactérienne et l’ADN induit une réponse viscoélastique
Self-Induced Crystallization in Charged Gold Nanoparticle- Semiflexible Biopolyelectrolyte Complexes
Dimer Physics in the Frustrated Cairo Pentagonal Antiferromagnet Bi2Fe4O9
Chain Conformation and Aggregation Structure Formation of a High Charge Mobility DPP-Based Donor–Acceptor Conjugated Polymer
Effect of Ligands on HP-Induced Unfolding and Oligomerization of b-Lactoglobulin
Chain Conformation and Aggregation Structure Formation of a High Charge Mobility DPP-based Donor-acceptor Conjugated Polymer
De l’importance de la taille des protéines dans les interactions protéines-nanoparticules
La haute pression : un outil de choix pour sonder le repliement des protéines
Oedometric-like setup for the study of water transport in porous media by quasi-elastic neutron scattering
SHARP, spectromètre de diffusion neutrons à temps de vol :  nouvel instrument \
Brevet : Support actif en photocatalyse avec materiaux a base de TiO2
Identification of Thermal Response of Mesoscopic Liquids under Mechanical Excitation: From Harmonic to Nonharmonic Thermal Wave
Thermodiffusion anisotropy under a magnetic field in ionic liquid-based ferrofluids
 : a Small-Angle Modular instrument
 : a Small-Angle Modular instrument
Heterogeneous Microscopic Dynamics of Intruded Water in a Superhydrophobic Nanoconfinement: Neutron Scattering and Molecular Modeling
Deposition of Extended Ordered Ultrathin Films of Au38(SC2H4Ph)24 Nanocluster Using Langmuir-Blodgett Technique
Iron Oxide/Polymer Core–Shell Nanomaterials with Star-like Behavior
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Brevet : Procédé de fabrication d\'une membrane à électrolyte
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Design of concentrated colloidal dispersions of iron oxide nanoparticles in ionic liquids: Structure and thermal stability from 25 to 200 °C
Interplay of vitrification and ice formation in a cryoprotectant aqueous solution at low temperature
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Cristallisation de l’eau en solution alcoolique à très basse température
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L’interaction entre la protéine Hfq et l\'ADN simple brin révèle le rôle d’une protéine amyloïde dans la recombinaison génétique et la réplication
Structure of proteins under pressure: Covalent binding effects of biliverdin on β-lactoglobulin
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Entre verres et cristaux, les alliages de \
Photo-catalyseur à base de TiO2, procédés de préparation dudit photocatalyseur et son utilisation pour dégrader une biomasse
Procédé de fabrication d\'un condensateur à nanofils interdigités dans une membrane nanoporeuse
Unraveling Membrane Perturbations Caused by the Bacterial Riboregulator Hfq
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Aqueous Binary Mixtures of Stearic Acid and Its Hydroxylated Counterpart 12-Hydroxystearic Acid: Cascade of Morphological Transitions at Room Temperature
Cryo soft X-ray tomography to explore Escherichia coli nucleoid remodeling by Hfq master regulator
Filmer l’autoassemblage de macromolécules au ralenti
Double Networks: Hybrid Hydrogels with Clustered Silica
On De Gennes narrowing of fluids confined at the molecular scale in nanoporous materials
Polymyxin B-Enriched Exogenous Lung Surfactant: Thermodynamics and Structure
MD simulation and analysis of the pair correlation functions, self-diffusion coefficients and orientational correlation times in aqueous KCl solutions at different temperatures and concentrations

 

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