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mars
31

Etude des symétries dans des monocouches de colloïdes

La nature aime certaines symétries, mais en abhorre d’autres. Les solides ordonnés présentent souvent une symétrie de rotation d’ordre 6. Pour réaliser ce type de symétrie, les atomes d’un même plan de s’entourent de six atomes voisins dans un arrangement similaire à celui trouvé dans un nid d’abeilles. Par opposition à cela, des matériaux ordonnés avec une symétrie de rotation d’ordre 7, 9 ou 11 ne semblent pas exister dans la nature.

Des chercheurs de l’Institut Max Planck, de l’Université de Stuttgart et de la Technische Universität Berlin ont découvert la cause de ce phénomène lorsqu’ils ont tenté d’imposer une symétrie de rotation d’ordre 7 sur une couche de particules colloïdes chargées en utilisant des champs laser intenses : l’émergence de structures ordonnées exige la présence de noyaux auxquels les atomes avec la symétrie correspondante peuvent se joindre. De tels noyaux peuvent être trouvés en grand nombre pour les symétries privilégiées par la nature. Par contre, ils n’apparaissent que de façon sporadique dans une configuration avec un symétrie de rotation d’ordre 7.

symétries dans des monocouches de colloïdes

Les chercheurs génèrent des pattern de lumière comme ceux montrés dans l’image ci-dessus en superposant plusieurs faisceaux laser (Photo: Jules Mikhael, Université de Stuttgart). Des structures en forme de fleur se créent dans les reliefs laser et agissent comme noyau avec une symétrie forcée (en haut à gauche: symétrie d’ordre 5; en haut à droite: symétrie d’ordre 6; en bas à gauche: symétrie d’ordre 7; en bas à droite: symétrie d’ordre 8).

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mars
26

Mécanisme clef et verrou pour l’auto-assemblage de particules

Des physiciens du Center for Soft Matter Research de l’Université de New York ont créé des particules colloïdes pouvant se lier entre elles selon leur forme plutôt que seulement selon le fruit du hasard. Leur travail, publié dans la revue Nature, constitue une premier succès dans la programmation d’un tel mécanisme d’assemblage des particules colloïdales et pourrait favoriser la création de matériaux synthétiques.

particles auto-assemblées

Le graphique ci-dessus présente la façon dont les chercheurs ont développé le mécanisme d’auto-assemblage permettant à des particules spécifiques de se lier entre elles (image fournie par Nature). « Nous nous attendons à ce que ce type d’interaction offre de nouvelles possibilités sans précédent pour l’ingénierie de particules composites intelligentes, de nouveaux matériaux fonctionnels et des machines microscopiques avec des pièces mobiles, » écrivent les chercheurs.

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déc.
28

Nanopatterning à l’aide de dendrimères

Author Rémi Longtin    Category Nanopatterning     Tags , ,

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.

Dendrimère PANAM G10 sur siliceL’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.

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