Interfaces solide-solution de polymères : étude expérimentale des couches de déplétion par une méthode de fluorescence induite par une onde évanescente

par Dominique Ausserré

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Francis Rondelez.

Soutenue en 1985

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Ce travail présente la première étude expérimentale d'interfaces solide/solution de polymères dans le cas où le polymère ne s'adsorbe pas sur le solide. La paroi exerce alors une répulsion de nature entropique sur le polymère, qui conduit à la formation d'une zone interfaciale, dite couche de déplétion, où la concentration en monomères est plus faible qu'en solution. La technique employée, qui est nouvelle, utilise l'onde évanescente accompagnant la réflexion totale de la lumière pour exciter la fluorescence de marqueurs aux macromolécules. La "couche de déplétion" prévue par la théorie a été mise en évidence sur une solution diluée d'un polymère flexible de petites dimensions (polystyrène Mw = 100 000). L'épaisseur mesurée est comparable à la taille de la chaîne (quelques dizaines d'Angströms). La distribution des monomères dans l'interface a été étudiée sur des solutions diluées d'un polymère semi-flexible de grandes dimensions (xanthane, Mw = 1. 8 10⁶). L'épaisseur moyenne du profil (1 500 Å) est là encore comparable à la taille de la molécule en solution. Les résultats ne peuvent être interprétés qu'en faisant intervenir la longueur de persistance du polymère. On propose un modèle simple pour étendre les descriptions théoriques existant pour les chaines flexibles au cas des semi flexibles. Une construction self similaire du profil de concentration est ensuite suggérée. Sur le même système, la variation de l'épaisseur de la couche de déplétion avec la concentration c en polymère dans la solution a été étudiée. Cette épaisseur est indépendante de cv en régime dilué, mais décroit lorsque cv augmente en régime semi-dilué. Ces résultats sont en accord avec les prédictions de Joanny, Leibler et de Gennes (1979). On donne enfin des perspectives concernant l'étude des couches de déplétion d'une part, et l'utilisation de la technique pour d'autres expériences d'autre part.


  • Résumé

    This work is the first experimental study of interfaces between solids and polymer solutions in the case where the polymer is not adsorbed on the surface. Due to an entropic repulsion, the monomer concentration is then lower near the wall than in the bulk, giving rise to the so-called depletion layer. The technique employed is original. In this technique, the evanescent wave induced by total reflection of light is used for exciting fluorescent markers grafted on the polymer chains. The existence of the depletion layer, predicted by the theory has been demonstrated using polymer (polystyrene, Mw = 100 000) in a dilute solution. The interface thickness has been found to be comparable to the chain size (some tens of Å). The distribution of the monomers on the interface has been studied in diluted solutions of a large semi-flexible polymer (xanthane, Mw = 1. 8 10⁶). The mean thickness of the profile (1500 Å) is again comparable to the size of the molecule. The results cannot be interpreted without taking into account the persistence length of the polymer. A model is proposed which allows the extension of the theoretical predictions for the flexible chains to the case of semi-flexible ones. A self-similar construction of the concentration profile is also presented. With the same system, we have studied the dependence of the thickness of the depletion layer on the bulk concentration cv. The thickness does not change with cv in the dilute regime but is a decreasing function of cv in the semi-dilute regime. These results are in good agreement with the theoretical prediction by Joanny, Leibler, and de Gennes (1979. ) Finally, we give some perspectives concerning, on one hand, the study of the depletion layers and, on the other hand, the use of the technique for other experiments.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (234 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 227-234 (96 réf.)

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Paris-Saclay. DIBISO. BU Orsay.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(1985)171
  • Bibliothèque : Collège de France. Bibliothèque patrimoniale.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : T AUS
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-034000
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.