– Towards colloïd

Le principal objectif de ce projet est de produire des molécules colloïdales faites d'aggrégats robustes de particules sphériques de différentes natures chimiques. Chaque type de particules constitutives pourrait ainsi être identifié à un type d'atomes spécifique. Il s'agirait d'aggrégats colloïdaux originaux présentant des propriétés modulables grâce à leur morphologie contrôlée et monodisperse et leurs fonctionnalités chimiques. L'utilisation de ces molécules colloïdales pour imiter les molécules classiques présente le principal avantage que le potentiel d'interactions entre ces objets colloïdaux peut être ajusté grâce aux paramètres physico-chimiques du liquide dans lequel ils sont dispersés (concentration, pH, force ionique, etc.). Ceci ouvre la voie au contrôle thermodynamique de leur assemblage. L'étude de leur propriété en phase aqueuse et ensuite celle de leur arrangement sous la forme de cristaux photoniques sont aussi proposées. - - La voie de synthèse que nous proposons est basée sur un procédé original de polymérisation en émulsion ensemencée, permettant à un nombre contrôlé de particules de latex polymère de nucléer et croître à la surface d'un germe submicronique et sphérique de silice. Par cette voie, des colloïdes biphasiques peuvent être obtenus en grandes quantités (à l'échelle du gramme) et peuvent être assimilés à des molécules constituées de deux types d'atomes différents dans des arrangements variés : linéaires, coudés, triangulaires, tétragonaux, etc. La technique de cryo-Microscopie Electronique à Transmission combinée à l'analyse tomographique permettra d'acquérir des données originales à propos de la véritable morphologie des colloïdes en dispersion dans l'eau. - - Les principaux verrous technologiques que nous nous proposons de lever sont : - 1) comment produire des molécules colloïdales où chaque type de particules constitutives imiterait un type d'atomes spécifiques, en particulier pour mimer des molécules possédant plus de deux types d'atomes différents ? - 2) comment les préparer sous forme de dispersions monodisperses ? - 3) comment modifier en surface chacune des sphères constitutives pour permettre de contrôler leur potentiel d'interactions ? - 4) comment les laisser s'auto-assembler sous la forme de matériaux fonctionnels originaux, tels que les cristaux photoniques à bande interdite complète ? - 5) comment contrôler leur interactions pour former des macromolécules de molécules colloïdales ? - - Initialement basé sur les compétences réunis de l'ICMCB, du CRPP et du C2P2 (ex-LCPP), ce projet ambitieux ne sera pas viable sans la contribution du LIONS. Ses compétences sont essentielles pour évaluer la monodispersité des dispersions par diffusion aux petits angles (rayons-X et neutrons), pour étudier leurs interactions par la technique USAS (Ultra Small Angle Scattering) et par conséquent pour aider à identifier les paralmètres-clés qui permettront de contrôler thermodynamiquement leur assemblage sous la forme de matériaux originaux. ...