Soutenance de thèse de Marie JURAMY

La cristallisation est un processus connu depuis des siècles et joue un rôle important dans de nombreux domaines, malheuresement il reste encore mal compris. L'identification des phases solides produites pendant le processus de cristallisation ainsi que la détection de la formation des premiers cristaux sont des étapes cruciales pour améliorer notre compréhension de ce processus. Cependant, l'étude de la formation des premiers cristaux nécessite à la fois la détection des phases solides transitoires, ce qui est extrêmement difficile en raison de leur petite taille et de leur courte durée de vie, mais aussi le suivi de l'évolution des phases liquides et solides en fonction du temps. Nous avons développé une méthodologie utilisant la spectroscopie RMN DNP pour identifier les phases solides produites pendant le processus de cristallisation, et dans laquelle le processus est rapidement refroidis à basse température à un moment spécifique de la cristallisation. La combinaison de cette méthodologie avec les avantages de la cristallisation en milieu confiné a ensuite été utilisée pour accéder aux premières étapes de la cristallisation. Les résultats montrent que l'amélioration de la sensibilité de la RMN fournie par la DNP permet la détection de phases transitoires qui ne seraient pas observables avec des expériences traditionnelles de RMN du solide. En outre, nos résultats montrent qu'en utilisant cette stratégie, il a été possible de retarder la transformation d'une forme métastable pendant plus de 200~jours. L'efficacité de ces stratégies a été demontrés sur un composé modèle. Par la suite, la généralisation de ces stratégies presente un fort potentiel pour fournir un outil permettant de detecter les propriétés polymorphiques d'une large gamme de molécules ainsi que d'étudier les premières étapes de leur cristallisation.

Crystallization is a process known for centuries and plays an important role in many areas, yet this process is still ill-understood. Identifying the sequence of solid phases produced during the crystallization process as well as detecting the early stages of crystallization are crucial steps to improve our understanding of the field. However, studying the formation of the first crystals required both the detection of transient solid phases, which is extremely challenging due to their small size, low concentration and short lifetime, but also monitoring the evolution of liquid and solid phases as a function of time. Here we developed a methodology based on dynamic nuclear polarisation (DNP) enhanced nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy to identify the sequence of solid phases produced during the crystallization process, and in which crystallizing systems are rapidly quenched to low temperature allowing to obtain a snapshot of the crystallization at a specific time of the process. The combination of this methodology with the advantages of confined crystallization was also used to access the very early stages of crystallization. The results show that the NMR sensitivity enhancement provided by DNP allows the detection of transient phase that would not be observable with standard solid-state NMR experiments. In addition, our results show that it was possible to delay the transformation of a metastable form for more than 200 days by using the methodology that we developed. The generalization of these strategies has the potential to provide a general tool to detect the polymorphic properties of a molecule as well as study the early stages of crystallization for a large range of molecules.