L'étude de la poro-élasticité dans la matière condensée molle et sur les matériaux biologiques

par Erik Abegg (Erik)

Projet de thèse en Nanophysique

Sous la direction de Élisabeth (phys) Charlaix et de Joël Chevrier.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Physique , en partenariat avec Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (laboratoire) et de MODI : Matière molle: organisation, dynamique et interfaces (equipe de recherche) depuis le 01-01-2017 .


  • Résumé

    Les propriétés mécaniques des matériaux biologiques et de la matière molle condensée (SCM) sont d'une grande importance pour décrire les interactions au sein de ces matériaux. Le but de cette thèse est d'utiliser l'instrumentation AFM et les méthodes originales sans contact développées chez LIPHY, Neel Institute et ESRF. En particulier, pour contourner les complications habituelles des effets d'adhérence, un liquide confiné entre la surface et la sonde est utilisé pour intervenir dans l'indentation du matériau étudié. Cela permet de mesurer sans contact, une technique dérivée de l'appareil de force de surface (SFA) et développée à l'origine par le groupe LIPHY. Notre objectif principal est d'étudier les propriétés mécaniques associées à la poro-élasticité dans différents régimes séparés par des temps caractéristiques. Les parties dissipative et élastique de la réponse linéaire seront déterminées de 100 Hz à 100 kHz. Premier cas: couches minces de brosses polymères poreuses dans des liquides. Deuxième cas: les films minces de polyélectrolytes seront étudiés en étroite collaboration avec le groupe de Catherine Picart au LMGP. L'objectif est de comprendre comment les polyélectrolytes s'auto-assemblent, comment les interactions entre les polyélectrolytes à charge opposée sont jumelées et comment les films s'organisent en interne. L'utilisation d'un AFM maison très sensible permet de déterminer la réponse linéaire sur une large gamme de fréquences, dans une seule expérience avec une seule sonde. Cela est impossible avec l'AFM régulière. Grâce à l'utilisation de sondes colloïdales et de pointes AFM régulières de différentes tailles, différents volumes peuvent être sondés. Cela ouvre la voie à l'imagerie des propriétés sondées à toutes les échelles de longueur pertinentes.

  • Titre traduit

    The study of poro-elasticity in Soft Condensed Matter (SCM) and on biological materials


  • Résumé

    The mechanical properties of biological materials and Soft Condensed Matter (SCM) are of great importance for describing the interactions within these materials. The aim of this thesis is to use AFM instrumentation and original non-contact methods developed at LIPHY, Neel Institute, and ESRF. In particular, to circumvent the usual complications of adhesion effects, liquid confined between the surface and the probe is used to mediate indentation of the studied material. This allows for measuring without contact, a technique derived from the Surface Force Apparatus (SFA) and originally developed by the LIPHY group. Our main objective is to investigate mechanical properties associated to poro-elasticity in different regimes separated by characteristic times. Both the dissipative and elastic parts of the linear response will be determined from 100Hz to 100kHz. First case: thin films of porous polymer brushes in liquids. Second case: polyelectrolyte thin films will be investigated in close collaboration with group of Catherine Picart at LMGP. The goal is to understand how the polyelectrolytes self-assemble, how the interactions between the oppositely charged polyelectrolytes are paired and how the films organize internally. The use of a highly sensitive homemade AFM allows for the determination of the linear response over a broad range of frequencies, in a single experiment with a single probe. This is impossible with regular AFM. Through the use of colloidal probes and regular AFM tips of various sizes, different volumes can be probed. This paves the way for imaging the probed properties at all relevant length scales.