Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (UPR 8011)


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Gwénaël RAPENNE

Professeur (PR1) à l’Université Paul Sabatier, Toulouse

 

 

 

Après des études de Chimie à l’Université Louis Pasteur de Strasbourg, au terme desquelles j’ai soutenu une thèse sur les nœuds moléculaires dirigée par Jean-Pierre Sauvage (1995-1998), j’ai ensuite travaillé sur les fullerènes avec le Prof. François Diederich à l’ETH de Zürich (Suisse) en tant que boursier Lavoisier. En 1999, j’ai obtenu un poste de Maître de Conférences pour rejoindre le Groupe NanoSciences du CEMES (CNRS) dirigé par Jean-Pierre Launay et Christian Joachim. En 2011, j’ai été promu Professeur des Universités. Mes recherches se situent dans le domaine des machines et moteurs de quelques nanomètres opérant au niveau moléculaire. Mes compétences vont de la chimie organique multi-étapes à la fonctionnalisation des fullerènes en passant par la chimie de coordination sans oublier la palette des méthodes classiques de caractérisation de la chimie moléculaire.

Projets en cours : Engrenages - Moteur moléculaire rotatif - Nanovéhicules

Projets passés : Brouette moléculaire - Manipulateur Morse moléculaire -

Mots-clefs : Polyaromatiques - Nanovéhicules - Complexes double decker - Ligands tripodes - Rotors et moteurs moléculaires - Engrenages moléculaires - Molécules technomimétiques


Carrière académique __________________________________________________________________________________________

2015 Professeur des Universités 1ère classe (PR1), promotion CNU
2011 
Professeur des Universités 2nde classe (PR2)
2006 
Maître de Conférence habilité à diriger les recherches (HDR)
1999 
Maître de Conférence



Activités de recherche
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Depuis 2000
Université Paul Sabatier et CEMES-CNRS, Toulouse
Groupe NanoSciences

Design et synthèse de molécules technomimétiques (machines moléculaires) comme des engrenages, des brouettes, des nanovéhicules ou encore un manipulateur Morse afin de contrôler les ondes de surface.machines et de moteurs moléculaires opérant à l’échelle du nanomètre.

1998-1999
E.T.H., Zürich, Suisse
Laboratoire de reconnaissance moléculaire et de chimie des fullerènes
, Prof. F. Diederich

Synthèse régiosélective de bis- et tris-adduits de C60 à partir de fragments cyclotrivératrylènes et calixarènes. Incorporation de Fullerènes dans des macrocycles (Bourse Lavoisier, Ministère des Affaires Etrangères).

1995-1998
Université Louis Pasteur, Strasbourg, France
Laboratoire de Chimie Organo-Minérale
, Dr J.-P. Sauvage

Synthèse et dédoublement de double-hélices et de nœuds moléculaires. Etude de leurs propriétés chiroptiques et application au transfert d’électron et au transfert d’énergie énantiosélectif (Bourse Ministère de l’Education Nationale et de la Recherche).

1994
Downing College, Université de Cambridge, Royaume-Uni
Laboratoire de Chimie Organométallique,
Prof. M.J. Mays

Synthèse de complexes dinucléaires de métaux de transition stabilisés par des ligands pontants. Etude de leur réactivité vis à vis de molécules organiques d’intérêt industriel (Programme ERASMUS).

 

Titres Universitaires  _________________________________________________________________________________________

Faculté de Chimie, Université Louis Pasteur, Strasbourg

1992 DEUG A, Chimie, mention Bien
1993 Licence de Chimie, mention Bien
1994 Maîtrise de Chimie, mention Très Bien
1995 DEA de Chimie des Métaux de Transition et d’Ingénierie Moléculaire, mention Bien
1998 Doctorat es Sciences Chimiques, mention Très Honorable avec les Félicitations du Jury

2006 Habilitation à Diriger les recherches, Université Paul Sabatier, Toulouse

 

Enseignements

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Enseignements 2011-2016 - Formation en présentiel - (moyenne de 192 h eq. TD par an)

• C et TD Molécules et réactivité, Licence 1 Physique Chimie (14h)

• TD et TP de chimie organique, Licence 2 Chimie et prépa concours (25h TD, 24h TP)

• C, TD, TP “Nanocarbones : fullerènes, nanotubes et graphène” Master 1 Chimie (6h C, 6h TD, 8h TP)

• TP “Pluridisciplinarité en chimie moléculaire” Master 1 Chimie (30h)

• TD Master 1, “Recherches bibliographiques et communication scientifique” (12h)

• Encadrement et évaluation des stages à l’international, Master 1 Chimie (8h)

• Agrégation de chimie, leçons et montages de chimie organique Master 2 PCE (40h)

• Cours “ Ingénierie moléculaire ” Master 2 Chimie Fondamentale (5h)

• Cours “ Propriétés électroniques et transferts d’électron” Master 2 Nanochimie (9h)

Formations à distance

Le M1 chimie est aujourd’hui proposé à distance. En M2R, je suis responsable d’une UE mutualisée avec la chimie théorique qui a aussi des étudiants à distance depuis Pau, Montpellier et Limoges.

• Cours et TD “Nanocarbones” (12h) depuis 2014

• Cours “Transferts d’électrons” Master 2 Nanochimie (9h) depuis 2012

 

Responsabilités pédagogiques

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Depuis 2003 Membre du conseil de formation doctorale du M2R de chimie (organisation, jury …)

Depuis 2004 Responsable des programmes d’échanges internationaux pour le Master Chimie

Depuis 2010 Responsable module de TP M1 “Pluridisciplinaire”

Depuis 2011 Responsable module M2R Nanochimie “Description des propriétés électroniques : de la molécule unique à la nanoparticule”

Depuis 2014 Responsable du parcours spécial de la Licence de Chimie 3ème année

Responsabilités administratives

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2007 - 2011 Membre élu au Conseil National des Universités (32ème section)

2008 - 2011 Membre élu au Conseil Scientifique de l’Université Paul Sabatier

2012-2015 Membre élu au CEVU (et à la cellule opérationnelle) de l’Université Paul Sabatier

Depuis 2004 Membre de la "Commission Relations Internationales" de l’Université

Depuis 2004 Coordinateur institutionnel des programmes d’échanges étudiants (toutes disciplines)

Depuis 2013 Membre élu au Collège Scientifique de l’Université Paul Sabatier

Depuis 2014 Elu au Groupe d’Avancement PR, Université Paul Sabatier

Depuis 2015 Membre élu au Conseil Scientifique de l’Université Paul Sabatier

 

Prix et distinctions
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  • 1998 Lauréat de la Bourse Lavoisier du Ministère des Affaires Etrangères
  • 2006 Professeur invité Université de Floride, Gainesville, USA
  • 2011 Professeur invité, Université de Saitama, Japon
  • 2012 Professeur invité, INZIT, Maracaibo, Vénézuela
  • 2016-2017 Professeur invité, NAIST, Japon
  • Titulaire de la Prime d’Encadrement Doctoral et de Recherche (2006-2009)
  • Titulaire de la Prime d’Excellence Scientifique 2010-2013 et 2014-2018

 

Publications (h-index 26, > 1500 citations - mise à jour Septembre 2016)

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[1] Resolution of a molecular trefoil knot
G. Rapenne, C. Dietrich-Buchecker, J.P. Sauvage, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 10932-10933. Download

[2] Efficient synthesis of molecular knots
G. Rapenne, C. Dietrich-Buchecker, J.P. Sauvage, Chem. Commun. 1997, 2053-2054. Download

[3] Resolution of topologically chiral molecular objects
J.C. Chambron, C. Dietrich-Buchecker, G. Rapenne, J.P. Sauvage, Chirality 1998, 10, 125-133. Download 

[
4] Copper(I)- or iron(II)-templated synthesis of molecular knots containing two tetrahedral or octahedral coordination sites
G. Rapenne, C. Dietrich-Buchecker, J.-P. Sauvage, J. Am. Chem. Soc., 1999 121, 994-1001. Download 

[5] A dicopper(I) trefoil knot with m-phenylene bridges between the ligand subunits : Synthesis, resolution and absolute configuration
C. Dietrich-Buchecker, G. Rapenne, J.-P. Sauvage, A. De Cian, J. Fischer, Chem. Eur. J. 1999, 5, 1432-1439. Download

[6] Synthesis of catenanes and molecular knots by copper(I)-induced formation of the precursor followed by ruthenium(II)-catalysed ring closing metathesis
C. Dietrich-Buchecker, G. Rapenne, J.-P. Sauvage, Coord. Chem. Rev. 1999, 185, 167-176. Download 

[7] Molecular knots : from early attempts to high-yield template synthesis
C. Dietrich-Buchecker, G. Rapenne, J.-P. Sauvage, Molecular Catenanes, Rotaxanes and Knots, Wiley-VCH, New-York, 1999, 107-142. Download

[8] Regioselective one-step synthesis of trans-3,trans-3,trans-3 and e,e,e [60]fullerene tris-adducts directed by a cyclotriveratrylene tether
G. Rapenne, J. Crassous, A. Collet, L. Echegoyen, F. Diederich, Chem. Commun. 1999, 1121-1122. Download

[9] Resolution, X-ray structure and absolute configuration of a double-stranded helical diiron(II) bis(terpyridine) complex
G. Rapenne, B.T. Patterson, J.-P. Sauvage, F.R. Keene, Chem. Commun. 1999, 1853-1854. Download

[10] A new synthon for the incorporation of [60]fullerene in macrocycles
G. Rapenne, F. Diederich, New J. Chem., 1999, 23, 1125-1127. Download

[11] Chiroptical properties of an optically pure dicopper(I) trefoil knot and its
enantioselectivity in luminescence
S.C.J Meskers, H.P.J.M. Dekkers, G. Rapenne, J.-P. Sauvage, Chem. Eur. J. 2000, 6, 2129-2134. Download

[12] Regioselective one-step synthesis and topological chirality of e,e,e and trans-3, trans-3,trans-3 [60]fullerene-cyclotriveratrylene tris-adducts. Discussion on a topological meso form.
G. Rapenne, J. Crassous, L.E. Echegoyen, L. Echegoyen, E. Flapan, F. Diederich, Helv. Chim. Acta 2000, 83, 1209-1223. Download

[13] The design of a nanoscale molecular barrow
C. Joachim, H. Tang, F. Moresco, G. Rapenne, G. Meyer, Nanotechnology 2002, 13, 330-335. Download

[14] Technomimetic molecules : Synthesis of a molecular wheelbarrow
G. Jimenez-Bueno, G. Rapenne, Tetrahedron Lett. 2003, 44, 6261-6263. Download

[15] Le mouvement de rotation à l’échelle moléculaire : Synthèse de moteurs moléculaires
A. Carella, G. Rapenne, J.-P. Launay, BUP Phys. Chim. 2003, 858, 23-32. Download 

[16] Machines moléculaires : Mécanique des molécules
G. Rapenne, J. Electron. Electrotech. Automat. 2003, 2, 1-4. Download

[17] Technomimetic molecules : Synthesis of ruthenium(II) 1,2,3,4,5-penta(p-bromophenyl) cyclopentadienyl hydrotris(indazolyl)borate, an organometallic molecular turnstile
A. Carella, J. Jaud, G. Rapenne, J.P. Launay, Chem. Commun. 2003, 2434-2435. Download

[18] Progress towards a rotary molecular motor
G. Rapenne, A. Carella, R. Poteau, J. Jaud, J.-P. Launay, in Electronic properties of synthetic nanostructures edited by H. Kuzmahy, S. Roth, M. Mehring and J. Fink, AIP Conference Proceedings, New York : American Institute of Physics, 2004, 723, 503-507.

[19] Design and synthesis of the active part of a potential molecular rotary motor
A. Carella, G. Rapenne, J.-P. Launay, New J. Chem. 2005, 29, 288-290. Download

[20] Molécules “technomimétiques” à commande électrique
J.-P. Launay , C. Coudret, G. Rapenne, Act. Chim. 2005, 287, 51-54. Download 

[21] Imaging of a molecular wheelbarrow by scanning tunneling microscopy
L. Grill, K. H. Rieder, F. Moresco, G. Jimenez-Bueno, C. Wang, G. Rapenne, C. Joachim, Surf. Science , 2005, 584, 153-158. (Letter) Download 

[22] Synthesis of technomimetic molecules : Towards rotation control in single molecular machines and motors
G. Rapenne, Org. Biomol. Chem. 2005, 3, 1165-1169. Sélectionné pour la couverture. Download + Cover

[23] Synthesis of new tripodal tri-functionalized hydrotris(indazol-1-yl)borate ligands and X-ray structure of their ruthenium cyclopentadiene complexes
A. Carella, G. Vives, T. Cox, J. Jaud, G. Rapenne, J.-P. Launay, Eur. J. Inorg. Chem. 2006, 980-987. Download

[24] Design and synthesis of mono-molecular machines
G. Rapenne, J.P. Launay, C. Joachim, J. Phys. : Condens. Matter 2006, 18, S1797-S1808. Download

[25] A star-shaped ruthenium complex with five ferrocenyl-terminated arms bridged by trans-platinum fragments
G. Vives, A. Carella, J.P. Launay, G. Rapenne, Chem. Commun. 2006, 2283-2285. Download

[26] Synthesis of triester-functionalized molecular motors incorporating bis-acetylide trans-platinum insulating fragments
G. Vives, S. Sistach, A. Carella, J.P. Launay, G. Rapenne, New J. Chem. 2006, 1429-1438. Download

[27] Launching and landing single molecular wheelbarrows on a Cu (100)surface
G. Rapenne, L. Grill, T. Zambelli, S. Stojkovic, F. Ample, F. Moresco, C. Joachim, Chem. Phys. Lett. 2006, 431, 219-222. Download 

[28] Breaking the symetry in the molecular motor family : Synthesis of a dissymetrized pentaphenyl cyclopentadienyl ligand and its ruthenium trisindazolylborate complexe
G. Vives, G. Rapenne, Tetrahedron Lett. 2006, 47, 8741-8744. Download 

[29] A Morse manipulator molecule for the modulation of metallic Shockley surface states
F. Ample, S. Ami, C. Joachim, F. Thiemann, G. Rapenne, Chem. Phys. Lett. 2007, 434, 280-285. Download 

[30] Electron-triggered motions in technomimetic molecules
A. Carella, C. Coudret, G. Guirado, C. Hortholary, G. Rapenne, G. Vives, J.P. Launay, Dalton Trans. 2007, 177-186. Download

[31] Molecular Machines : Synthesis and characterization of two prototypes of molecular weelbarrows
G. Rapenne, G. Jimenez-Bueno, Tetrahedron 2007, 63, 7018-7026. Sélectionné pour la couverture. Download 

[32] HPLC separation and VCD spectroscopy of chiral pyrazoles from dihydrocarvone
E. Tur, G. Vives, G. Rapenne, J. Crassous, N. Vanthuyne, C. Roussel, T. Lombardi, T. Freedman, L. Nafie, Tetrahedron : Asymmetry 2007, 18, 1911-1917 Download 

[33] Synthesis of substituted indazoles and their trisindazolyl borate tripodal derivatives as building blocks for the preparation of molecular rotary motors
G. Rapenne, A. Carella, G. Vives, in Targets in heterocyclic systems, chemistry and properties Volume 11, édité par O. Attanasi and D. Spinelli, Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2007, 244-257. Download 

[34] Synthesis of molecular motors incorporating bicyclo [2-2-2] insulating fragments
G. Vives, A. Gonzalez, J. Jaud, J.-P. Launay, G. Rapenne, Chem. Eur. J. 2007, 13, 5622-5631. Download

[35] Rolling single "nano-wheels" with the STM tip
L. Grill, X. Bouju, G. Rapenne, S. Stojkovic, C. Joachim, K.-H. Rieder, F. Moresco, Nature Nanotech. 2007, 2, 95-98. Sélectionné pour la couverture. Download + Cover

[36] Study and manipulation of single functionalized molecules by low temperature STM
L. Grill, M. Alemani, K.-H. Rieder, F. Moresco, G. Rapenne, S. Stojkovic, C. Joachim, C. Joachim, M.V. Peters, S. Hecht, J. Scan. Probe Microsc. 2007, 2, 19-23.

[37] The chemistry of 1,2,3,4,5-pentaphenylcyclopentadienyl hydrotris(indazolyl)borate ruthenium(II) complexes, building blocks for the construction of potential organometallic molecular motors
G. Vives, A. Carella, J.P. Launay, G. Rapenne, Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 1451-1459. Download 

[38] A family of electron-triggered molecular motors based on aromatic building blocks
H.P. Jacquot de Rouville, G. Vives, G. Rapenne, Pure Appl. Chem. 2008, 80, 659-667. Download

[39] Self-alignment of organic molecular lines at room temperature by template effect of pre-structured Sm/Si(111)-8x2 interface
F. Palmino, Y. Makoudi, E. Duverger, M. Arab, F. Chérioux, G. Rapenne, F. Ample, X. Bouju, Chem. Phys. Chem. 2008, 9, 1437-1441. Download

[40] Directed synthesis of symmetric and dissymetric molecular motors built around a ruthenium cyclopentadienyl tris(indazolyl)borate complex
G. Vives, G. Rapenne, Tetrahedron 2008, 64, 11462-11468. Download 

[41] Synthesis and reactivity of penta(4-halogenophenyl)cyclopentadienyl hydrotris (indazolyl)borate ruthenium(II) complexes : Rotation-induced Fosbury flop in an organometallic molecular turnstile
A. Carella, J.P. Launay, R. Poteau, G. Rapenne, Chem. Eur. J. 2008, 14, 8147-8156. Download

[42] Synthesis and analytical resolution of chiral pyrazoles derived from dihydrocarvone
H.P. Jacquot de Rouville, G. Vives, E. Tur, J. Crassous, G. Rapenne, New J. Chem. 2009, 33, 293-299. Download

[43] Prototypes of molecular motors based on star-shaped organometallic ruthenium complexes
G. Vives, H.P. Jacquot de Rouville, A. Carella, J.P. Launay, G. Rapenne, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1551-1561. Download

[44] Synthesis of substituted indazoles and their corresponding tris(indazolyl)borate tripodal ligands as key building blocks for molecular motors
G. Rapenne, Inorg. Chim. Acta 2009, 362, 4276-4283. Download 

[45] Synthesis of an azobenzene-functionalized hydrotris(indazol-1-yl)borate ligand and its ruthenium cyclopentadiene complexe
H.P. Jacquot de Rouville, D. Villenave, G. Rapenne, Tetrahedron 2010, 66, 1885-1891. Download 

[46] Regioselectivity in tether-directed remote functionalization. The addition of a cyclotriveratrylene-based tris-malonate to C60 revisited
A. Kraszewska, P. Rivera-Fuentes, G. Rapenne, J. Crassous, A.G. Petrovic, J.L. Alonso-Gómez, E. Huerta, F. Diederich, C. Thilgen, Eur. J. Org. Chem. 2010, 4402-4411. Download

[47] Bridging the Gap : Making the Link in Mechanically Interlocked Chiral Molecules
I.M. Dixon, G. Rapenne, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 8792-8794. Download

[48] Synthesis and electrochemical characteristics of a donor-acceptor porphyrinate rotor mounted on a naphthalocyaninato europium complex
R. Stefak, N. Ratel-Ramond, G. Rapenne, Inorg. Chim. Acta 2012, 380, 181-186. Download

[49] Synthesis of polycyclic aromatic hydrocarbon-based nanovehicles equiped with triptycene wheels
H.P. Jacquot de Rouville, R. Garbage, R.E. Cook, A.R. Pujol, A.M. Sirven, G. Rapenne, Chem. Eur. J. 2012, 18,3023-3031. Download

[50] Synthesis and STM-imaging of symmetric and dissymmetric ethynyl-bridged dimers of boron-subphthalocyanine bowl-shaped nano-wheels
H.P. Jacquot de Rouville, R. Garbage, F. Ample, A. Nickel, J. Meyer, F. Moresco, C. Joachim, G. Rapenne, Chem. Eur. J. 2012, 18, 8925-8928. Download

[51] STM Manipulation of boron-subphthalocyanine nano-wheel dimers on Au(111)
A. Nickel, J. Meyer, R. Ohlmann, H.P. Jacquot de Rouville, G. Rapenne, C. Joachim, G. Cuniberti, F. Moresco, J. Phys. : Condens. Matter, 2012, 24, 404001. Download

[52] Directional molecular sliding at room temperature on a silicon runway
X. Bouju, F. Chérioux, S. Coget, G. Rapenne, F. Palmino, Nanoscale  2013, 5, 7005-7010. Download

[53] Molecule concept-nanocars : chassis, wheels and motors ?
C. Joachim, G. Rapenne,ACS Nano, 2013, 7, 11-14. Download

[54] Controlled clockwise and anticlockwise rotational switching of a molecular motor

U.G.E. Perera, F. Ample, H. Kersell, Y. Zhang, J. Echeverria, M. Grisolia, G. Vives, G. Rapenne, C. Joachim, S.W. Hla, Nature Nanotech. 2013, 8, 46-51. Download

[55] Un moteur électrique tournant à volonté dans un sens ou dans l’autre
C. Joachim, G. Rapenne, Act. Chim., 2015, 392, 8-11. Download

[56] Single molecular rotating machines : Nanovehicles and motors
C. Joachim, G. Rapenne, Top. Curr. Chem. 2014, 354, 253-277. Download

[57] Triptycene or subphthalocyanine wheels and polyaromatic hydrocarbon nanovehicles
H.-P. Jacquot de Rouville, R. Garbage, A.M. Sirven, C. Kammerer, G. Rapenne, in Single Molecular Machines and Motors, Ed. G. Rapenne, Springer, Berlin, 2015, 5, 65-79. Download 

[58] Single molecular motors and gears based on star-shaped ruthenium complexes
R. Stefak, J. Echeverria, C. Joachim, G. Rapenne, in Single Molecular Machines and Motors, Ed. G. Rapenne, Springer, Berlin, 2015, 5, 109-126. Download  
 

[59] Improved synthesis of 6-((ethylsulfanyl) méthyl)-1H- indazole
A.M. Sirven, R. Stefak, G. Rapenne, Heterocycl. Comm. 2015, 21, 5-8. Download 

[
60] Desymmetrization on both ligands of pentaphenylcyclopentadienyl hydrotris(indazolyl)borate ruthenium(II) complexes : Prototypes of organometallic molecular gears and motors
R. Stefak, A.M. Sirven, S. Fukumoto, H. Nakagawa, G. Rapenne, Coord. Chem. Rev. 2015, 287, 69-88. Download 

[
61] Synthesis of functionalized mono-, bis- and tris-ethynyltriptycenes for one-dimensional self-assembly on surfaces
A.M. Sirven, R. Garbage, Y. Qiao, C. Kammerer, G. Rapenne, Chem. Eur. J. 2015, 21, 15013-15019. Download 

[62] Scorpionate hydrotris(indazolyl)borate ligands as tripodal platform for surface-mounted molecular motors and gears
C. Kammerer, G. Rapenne, Eur. J. Inorg. Chem. 2016, 2214-2216. Download

[63] Controlled directional motions of molecular vehicles, rotors and motors : from metallic to silicon surfaces, a strategy to operate at higher temperature

F. Chérioux, F. Palmino, O. Galangau, G. Rapenne, Chem. Phys. Chem. 2016, 1742-1751. Download

[
64]  Simultaneous and coordinated rotational switching of all molecular rotors in a network
Y. Zhang, H. Kersell, R. Stefak, J. Echeverria, V. Iancu, G. Perera, Y. Li, A. Deshpande, K.-F. Braun, C. Joachim, G. Rapenne, S.-W. Hla, Nature Nanotech. 2016, 11, 706-713. Download