Structure et déformation des films de Langmuir. Application aux copolymères diblocs neutres-chargés - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Structure et déformation des films de Langmuir. Application aux copolymères diblocs neutres-chargés

Résumé

This study deals with the properties of poly(tert-butylstyrene)/poly(styrene sulfonate) diblock copolymer monolayers spread at the air/water interface. In the explored range of molecular areas, surface pressure isotherms show the theoreticaly expected osmotic brush regime of tethered polyelectrolytes. Some defects, due to high pressure relaxation processes and spreading solvent remaining in the monolayer have also been outlined. Using Brewster angle microscopy, some structures (from 5 to 35 micrometer size) appear during the compression of the monolayer. Diffuse X-ray scattering experiments reveal a small amplitude (on the nanometer scale) buckling of the interface. The buckling instability is induced by an exchange of molecules between the interface and the bulk. The size of the structures depends on the layer thickness and seems to be insensitive to the salinity of the sub-phase. All these properties can be qualitatively taken into account in several mechanisms we suggest. In order to get direct informations on the structures formed at the interface, we developed a new observation method based on atomic force microscopy on liquid interface. The promising results we get on different systems at the air/water interface open a wide range of applications for this new technique.
Ce travail a porté sur l'étude des propriétés des monocouches de copolymères diblocs neutres-chargés de poly(tert-butylstyrène)/poly(styrène sulfonate) à l'interface eau/air. Conformément aux modèles théoriques, l'étude des isothermes de compression des monocouches a permis de montrer que les chaînes chargées ancrées à l'interface ont une conformation de type brosse osmotique aux aires moléculaires étudiées. Nous montrons aussi l'importance du solvant d'étalement sur les isothermes de pression de surface et une restructuration de l'interface à forte compression qui apparaît sous la forme d'une relaxation de la pression de surface. Les observations de la monocouche par microscopie à l'angle de Brewster et diffusion de rayons X ont révélé l'existence d'une instabilité de flambage de l'interface. Lors de sa compression, l'interface se déforme et laisse apparaître des structures de grandes dimensions (5 à 35 micromètres), aisément observables malgré leur faible amplitude (quelques nanomètres). Nous avons montré que l'apparition du flambage résulte d'un échange de molécules entre l'interface et la sous-phase. Nous avons proposé différents mécanismes de déformation de la monocouche qui permettent de rendre compte qualitativement des différentes caractéristiques du flambage comme la dépendance de la taille des structures avec l'épaisseur de la monocouche, la dépendance de la pression d'apparition des structures avec la concentration en copolymère dans la sous-phase et l'insensibilité au sel. L'impossibilité de mesurer directement l'amplitude des structures à l'interface nous a conduit à développer une nouvelle méthode d'observation des monocouches à l'interface eau/air au moyen d'un microscope à force atomique. Les résultats obtenus sur différentes couches à l'interface eau/air montrent ainsi toutes les potentialités de cette nouvelle technique dans l'observation de monocouches présentant des domaines de taille inférieure à 100 nm.
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  • HAL Id : tel-00001306 , version 1

Citer

Frédéric Dubreuil. Structure et déformation des films de Langmuir. Application aux copolymères diblocs neutres-chargés. Analyse de données, Statistiques et Probabilités [physics.data-an]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00001306⟩
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