Surfaces hétérogènes controlées et systèmes diphasiques bidimensionnels

par Vincent Duprès

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Françoise Perrot.

Soutenue en 2001

à Cergy-Pontoise .


  • Résumé

    Cette thèse présente un travail d'élaboration et de caractérisation de surfaces hétérogènes contrôlées afin d'étudier l'effet des hétérogénéités sur les propriétés de mouillage. Ces surfaces sont obtenues par la technique de Langmuir-blodgett à partir du mélange de deux molécules amphiphiles différentes. Ces molécules ont été choisies pour leurs propriétés de mouillage différentes : la première est un acide gras à longue chaîne tandis que la seconde est une molécule à chaîne hydrophobe partiellement fluorée. Dans un premier temps, les films mixtes sont caractérisés à l'interface eau-air (films de Langmuir). Afin de déterminer la nature des interactions entre les constituants, les films mixtes ont été étudiés à différentes échelles en utilisant différentes techniques expérimentales. Les résultats montrent que le système présente une séparation de phase complète quelle que soit la fraction molaire de l'un des constituants et dès les basses pressions de surface. Des domaines circulaires d'acide sont mis en évidence. Les films mixtes sont ensuite transférés sur substrat solide. Pour obtenir un bon ancrage des films, les paramètres de transfert ont été adaptés. L'arrangement moléculaire au sein des films a été déterminé de façon précise par diffraction X sous incidence rasante, notamment par variation de l'angle d'incidence des photons sur l'échantillon de façon à pénétrer plus ou moins dans le film. Les films ont également été imagés par microscopie à force atomique, ce qui permet de déterminer l'état des surfaces et notamment l'absence de défauts. De la même façon qu'à la surface de l'eau, des domaines circulaires d'acide sont observés. Ces domaines coexistent avec une phase continue qui présente une structure labyrinthique attribuée à une réorganisation moléculaire lors des transferts. Nous avons ainsi obtenu un système bien adapté à l'étude des propriétés de mouillage de surfaces inhomogènes puisqu'il présente deux phases séparées possédant chacune des propriétés différentes.


  • Résumé

    This thesis presents the elaboration and the characterisation of controlled heterogeneous surfaces in order to study the effect of the heterogeneities on the wetting properties. These surfaces are obtained by preparing Langmuir-Blodgett films with a mixture of two amphiphilic molecules. These molecules were chosen for their different wetting properties : the first one is a long chain fatty acid while the second one is a partially fluorinated surfactant. The mixed films are first characterised at the air-water interface (Langmuir monolayers). In order to determine the mixing behaviour of the two molecules, the mixed films were studied at different scales using several experimental techniques. The results show that a complete phase separation takes place over the whole range of molar fractions and whatever the surface pressure. Circular domains of the fatty acid are evidenced. The mixed films are then transferred on solid substrate. In order to obtain well anchored films, the transfer parameters were adapted. The molecular arrangement in the films is determined using grazing incidence X-ray diffraction with two angles of incidence of the beam to change its penetration depth. We also used atomic force microscopy to obtain surface topography and to check on the absence of defects. In the same way as at the air-water interface, circular domains are visualised. These domains coexist with a continuous phase which presents a labyrinthine structure attributed to a molecular reorganisation during transfer. Then, we obtain a system that appears well adapted to study the wetting properties of heterogeneous surfaces : the two molecules are completely phase-separated and each phase has different properties.

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Informations

  • Détails : 262 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 96 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Cergy-Pontoise. Service commune de la documentation. Bibliothèque universitaire de Neuville.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS CERG 2001 DUP
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