Nanomécanique aux interfaces : applications à l'étude de couches de phospholipides et à l'interface air-liquide

par Cédric Jai

Thèse de doctorat en Sciences physiques et de l'ingénieur. Lasers et matière dense

Sous la direction de Touria Cohen-Bouhacina et de Rodolphe Boisgard.

Soutenue en 2007

à Bordeaux 1 .


  • Résumé

    La microscopie à force atomique est utilisée dans de nombreuses applications. Ce travail a ici pour but d'étudier, à l'échelle du nanomètre, les propriétés mécaniques de monocouches et de multicouches de phospholipides avec un microscope à force atomique en mode dynamique. Le comportement non linéaire du système pointe-levier, proche des couches de phospholipides, est étudié avec un modèle de granulation. Le MFA est aussi utilisé pour étudier l'influence d'un peptide membranaire, la syntaxine, et la structure des couches de phospholipides autoassemblées sur du mica. Dans un second temps, nous étudions l'oscillation d'un microlevier de MFA clampé en milieu liquide. Les résultats sont comparés aux prédictions théoriques des simulations numériques de la résolution des équations de Navier-Stokes à trois dimensions, pour mesurer l'influence du mouvement du fluide sur le comportement d'un levier oscillant de MFA. Nous montrons aussi comment la force hydrodynamique peut être réduite d'au moins un ordre de grandeur en usinant, à l'aide d'un faisceau d'ions focalisés (FIB), la largeur du levier. Enfin, nous présentons une description analytique qui détermine le mouvement d'un levier excité acoustiquement en milieu liquide. La troisième partie est une étude du comportement dynamique d'un nanoménisque avec une nanopointe oscillante. La nanoaiguille, découpée avec un faisceau d'ions focalisés, est approchée d'une interface air-liquide et seule son extrémité oscille dans le liquide (Eau-Glycérol-PDMS). Il est montré qu'il est possible d'imager une interface de liquide avec une résolution à l'échelle du nanomètre.

  • Titre traduit

    Nanomechanics at the interfaces : investigating phospholipids layers and air-liquid interface


  • Résumé

    Atomic force microscopy (AFM) is used for various applications. This work aims here at studying mechanical properties, at the nanometer scale, of phospholipids monolayers and multilayers with an atomic force microscope in the dynamic mode. The non-linear dynamic behaviour of an oscillating tip-cantilever system, near phopholipids layers, is analyzed based on a coarse graining model. AFM is also applied to study the influence of a membrane peptid, Syntaxyn, and the features of self-assembled phospholipids layers on mica. In a next step, we investigate the oscillation behaviour of a clamped AFM microlever in liquids. The experimental results are compared to theoretical predictions from the numerical solutions of the three-dimensional Navier--Stokes equation, to measure the influence of the fluid motion on the oscillating behaviour of an AFM cantilever. We also show that the drag hydrodynamic force can be reduced by almost an order of magnitude when reducing the cantilever width. Using focused ion beam (F. I. B. ) milling. Then, we present an analytical description that enables determining the motion of an acoustic-driven atomic force microscope cantilever in liquid. The third part is a study of the dynamical behavior of a nanomeniscus with an oscillating nanoneedle. The nanoneedle, carved with a focus ion beam, is approached to the air-liquid interface and the very end of the tip oscillates in the liquid (Water-Gycerol-PDMS). Shown is the capability to record height images of the liquid interface with resolutions at nanometer scale.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (viii-169 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 159-167. Annexes

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  • Bibliothèque : Université de Bordeaux. Direction de la Documentation. Bibliothèque Sciences et Techniques.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : FTA 3460
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