Polymères aux interfaces : de la dynamique de molécules uniques aux échelles macroscopiques – GUACAmole

Les interactions aux échelles moléculaires entre polymères en solution et surfaces solides gouvernent un grand nombre de processus macroscopiques en physique de la matière molle, depuis la fonctionnalisation de surfaces par des couches de polymères, la dynamique d'écoulement dans les milieux poreux, jusqu'à la réponse mécanique de contacts adhésifs ou frictionnels. Traditionnellement, la réponse de ces interfaces est sondée par des mesures d'ensemble et décrite par des coefficients phénoménologiques moyens traduisant les couplages entre l'interface et le volume : une concentration de surface décrivant l'équilibre entre solution de polymère et surface, une longueur de glissement ou un coefficient de friction, caractérisant le transfert de contrainte à l’interface solide/liquide ou solide/solide. Malgré le succès de ces approches, nous sommes toujours incapables de relier ces réponses interfaciales moyennes aux dynamiques d'interaction aux échelles moléculaires entre chaînes de polymères et surfaces, en raison de la complexité associée à la caractérisation de ces processus moléculaires interfaciaux.
L'objectif de ce projet est de développer une nouvelle compréhension moléculaire de la dynamique interfaciale de polymères, dans diverses situations où l'interface est mise hors équilibre, par un changement des conditions physico-chimiques, un flux hydrodynamique de solvant ou un couplage élastique avec une contre-surface, en friction ou en adhésion. Pour cela, nous amènerons des techniques de microscopie par localisation de molécules uniques à la matière molle, pour observer directement, en étant résolu dans l’espace et dans le temps, les dynamiques de surface des chaînes individuelles lors de ces forçages. Dans chaque situation, nous relierons les statistiques des dynamiques hétérogènes mesurées aux échelles moléculaires avec la réponse dynamique moyenne de l'interface, parvenant ainsi à une compréhension moléculaire de ces dynamiques interfaciales.