Nanopatterning à l’aide de dendrimères
Rémi Longtin 
Des dendrimères pour la nanostructuration
Cette section constitue une courte introduction à la recherche que j’effectue sur les dendrimères, dans le laboratoire des colloïdes et de la chimie des surfaces, à l’Université de Genève depuis 2007.
L’adsorption de macromolécules à l’interface solide-liquide est un phénomène très fréquent mais compliqué. Il suffit de considérer ce qui se produit lorsqu’une goutte de sang tombe sur une surface. Le sang est un colloïde complexe. Effectivement, ce liquide corporel contient des macromolécules (protéines, biopolymères), des ions (Fe, K, Cl, Na etc.) et des cellules vivantes. Ces éléments interagissent entre eux et avec la surface. Il peut être préférable dans certaines situations d’empêcher ou bien de promouvoir l’adsorption du sang (ou d’un de ses éléments) sur une surface. Par exemple, l’intégration d’une prothèse artificielle au corps humain est facilitée par l’adhésion et la prolifération cellulaire en sa surface, tandis qu’il est généralement préférable de limiter l’adsorption du sang sur les instruments chirurgicaux afin de faciliter leur stérilisation. Cet exemple illustre parfaitement comment l’adsorption de macromolécules aux interfaces est un phénomène omniprésent, parfois négligé, mais qui demeure important d’un point de vue scientifique.
Ce même phénomène, une fois maîtrisé, est applicable à la nanostructuration. Il est possible d’utiliser des macromolécules pour créer des motifs, à l’échelle nanométrique, sur des surfaces minérales à partir de simples solutions aqueuses. Typiquement, une interface solide va acquérir une charge lorsqu’elle est immergée dans un solvant, de l’eau par exemple. La charge provient de la dissociation des groupes chimiques en sa surface. De même, certaines macromolécules hydrosolubles peuvent développer une charge. Cette charge est modifiée par le pH de la solution lorsque l’échange de protons est impliqué. Lorsque les molécules et la surface possèdent une charge suffisante et de signes opposés, une adsorption par voie électrostatique aura lieu. Il suffit donc d’exposer la surface cible à une solution contenant des macromolécules solubilisées pour la recouvrir d’une monocouche. Cette couche confère à la surface une certaine fonctionnalité et ceci selon l’application désirée.
Stockage de l’hydrogène
Introduction
Le parc automobile contribue fortement à la détérioration de la qualité de l’air dans les grandes villes. L’utilisation de l’hydrogène comme carburant est intéressante car sa combustion ne libère, en principe, aucun polluant. De plus, le contenu énergétique de l’hydrogène est élevé. Toutefois, quelques obstacles demeurent, dont le stockage de ce gaz faiblement compressible.
Figure 1 : Voiture fonctionnant à l'hydrogène
Solutions de stockage pour l’hydrogène
Le Département de l’énergie des États-Unis (DOE) a fixé deux critères d’évaluation pour les technologies de stockage de l’hydrogène appliquées au domaine du transport automobile. Le premier critère limite la masse du réservoir en exigeant que le rapport entre la masse d’hydrogène stocké et la masse totale du réservoir soit supérieur à 0,065 (6,5% massique). Le second critère impose une taille maximale pour le réservoir : la densité volumétrique du système doit être supérieure à 62 kg/m.
Les principales voies explorées pour résoudre le problème du stockage sont au nombre de quatre :
- Compression ou liquéfaction de l’hydrogène
- Hydrures métalliques
- Réservoirs chimiques
- Matériaux adsorbants
Stockage de l’hydrogène – littérature
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Ouvrages de référence
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D. Frenkel and B. Smit, Understanding molecular simulation: from algorithms to applications, Academic Press, San Diego, 1996
C. Ngô and H. Ngô, Physique statistique, Masson, Paris, 1995
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Procédés de fabrication des nanotubes
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