Comparaison de la formation de complexes de polyélectrolytes en solution et aux interfaces

Comparison of polyelectrolyte complex formation in bulk and at interfaces

• Auteur / Autrice : Nejla Cini
• Direction : Gero Decher, Tülay Tulun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Strasbourg en cotutelle avec Istanbul - Turquie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ions

Anions

Langmuir-Blodgett, Couches de

Polyélectrolytes

Résumé

Les complexes de polyélectrolytes, PECs, sont formés par interaction entre des polyanions et polycations conduisant à la libération contre-ions. La formation de PECs peut avoir lieu en solution ou aux interfaces. Ce dernier phénomène a conduit au développement d’une nouvelle forme de matériaux hybrides nanostructurés sous la forme de films minces. L’objectif de cette étude est de comparer les propriétés d'un PEC classique en solution avec celles d’un PEC formé à film multicouche dans des conditions similaires dans le but d’établir les différences fondamentales et les similitudes entre ces deux systèmes. Pour ce travail, le poly(phosphate de sodium),PSP,et poly(chlorhydrate d'allylamine),PAH, identifiés comme la paire de polyélectrolytes. La formation de complexes entre PSP/PAH en solution étudiée par conductimétrie,viscosimétrie,DLS, détermination de potentiel zéta et microcalorimétrie en fonction de la concentration,la force ionique et le pH. La formation de complexes PSP/PAH à l’interface a été réalisée principalement par un dépôt LbL par pulvérisation avec des paramètres identiques en solution. Le comportement du complexe à l’interface a été examiné par ellipsométrie,AFM et mesures du potentiel zéta. Dans cette étude,des motifs de multicouches de polyélectrolytes obtenus et décrit pour la première fois. Les dimensions des motifs nanométriques sont fonction du nombre de cycles de dépôt. L’augmentation progressive de la taille des grains et l’existence apparente de différentes échelles de rugosité pourraient avoir des applications très intéressantes telles que des revêtements superhydrophobes complémentaires à ceux qui ont été conçus en utilisant l’approche LbL traditionnelle.

Polyelectrolyte complexes,PECs, form by mixing solutions of polyanions and polycations with the release of the counterions. PEC formation can take place in bulk and/or at interfaces, the latter phenomenon has led to the developement of a new form of nanostructured hybrid materials in the form of thin films. The aim of the present study is to compare the properties of PECs in bulk solution and PECs at interfaces formed by layerbylayer method in the identical conditions as in the bulk solution depending on the parameters such as concentration, stoichiometry, pH, and ionic strength. For this purpose, poly(sodium phosphate), PSP, and poly(allylamine hydrochloride), PAH were choosen. The complex formation between PSP/PAH in bulk was investigated by conductometry,viscosimetry,spectroscopy,DLS and zeta potential determination methods. PSP/PAH complex formation at interface was carried out by LbL spray-deposition and is examined by ellipsometry,AFM and zeta potential measurements. As a result, the dimensions of the nanoscale pattern are obtained as a function of the number of deposition cycles. The evolution of the PEI-(PSP-PAH)n deposits and PSP/PAH complex formation occurs in the same range both in bulk and in LbL deposition in which the complexation process can be interrupted by drying and the kinetically trapped states are investigated. In this work, selfpatterning polyelectrolyte multilayers are described for the first time. The kind of observed increase in grain size and the apparent existence of different scales of roughness could have very interesting applications; such as, super-hydrophobic coatings complementary to those being designed using traditional LbL approach.