Mouvement de moteurs moléculaires dilués dans une matrice amorphe

par Jean-Baptiste Accary

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Victor Teboul.

Thèses en préparation à Angers , dans le cadre de École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans) depuis le 25-09-2009 .


  • Résumé

    Avant de se figer dans un état de verre, d’importantes fluctuations apparaissent dans la mobilité des molécules d’un liquide refroidi. Nous avons étudié comment ces hétérogénéités de la dynamique sont influencées par l’isomérisation de molécules dispersées dans ce milieu. Notre but est de mieux comprendre une découverte expérimentale, réalisée en 1995, mais toujours inexpliquée. Il fut observé, sur une couche mince, issue d’une matrice amorphe dans laquelle sont ajoutées des molécules d’azobenzène, la formation d’un réseau de relief en surface au cours de l’illumination du film azopolymère par une alternance de franges lumineuses et sombres. Deux pour cent de molécules d’azobenzène ont suffi à obtenir ce résultat. La formation du relief, pour lequel la présence de molécules isomérisables s’avère indispensable, résulte du déplacement vers les régions sombres d’un grand nombre de molécules initialement situées dans les régions lumineuses. Mais le mécanisme physique à l’origine de ce déplacement massif de matière n’est toujours pas compris. Dans le but d’améliorer la compréhension de ce phénomène nous avons réalisé des simulations de dynamique moléculaire de molécules d’azobenzène s’isomérisant à l’intérieur d’un milieu hôte formé de méthacrylate de méthyle. Dans ce travail nous avons commencé par créer un modèle coarse grain pour la simulation du méthacrylate de méthyle. Nous avons montré dans le cadre de ce modèle qu’un rescaling en température était plus justifié physiquement qu’un rescaling temporel pour les simulations coarse grain à basse températures. Nous avons ensuite étudié par simulation l’effet des temps caractéristiques introduits par l’isomérisation des photochromes sur la réponse dynamique du milieu hôte. Notre but était ici de rechercher un possible couplage avec les temps caractéristiques du milieu. Nous avons observé une forte dépendance de la diffusion avec la période de l’isomérisation, c’est-à-dire avec l’intensité de la lumière incidente. Ce résultat est à rapprocher du changement de comportement physique observé dans ce type de matériaux pour des intensités lumineuses importantes. Nous avons montré également que de manière surprenante le temps caractéristique de l’isomérisation avait peu d’influence sur la diffusion du milieu. Après différentes études complémentaires nous avons ensuite étudié les fluctuations dynamiques induites par les isomérisations en relation avec ces comportements.


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