pratique, celui de la collection de colloides de très faible taille par un polymère flexible de
grande masse moléculaire .
De la confrontation de l'ensemble des résultats obtenus dans l'étude de l'agrégation
colloidale induite par les électrolytes et les polyélectrolytes flexibles et rigides, en
déterminant de façon très précise les paramères cinétiques de la floculation par le biais des
exposants des lois d'échelle dynamiques et les paramètres structuraux des suspensions
caractérisés par des courbes de fréquence en tailles auto-similaires, nous avons caractérisé
les mécanismes responsables de l'évolution des suspensions instables dans les différents
cas et, finalement, mis en évidence que les processus de déstabilisation des complexes
colloide/polymère sont basés sur la réactivité intrinsèque site-ligand (10) .
Perspectives: Etude des mécanisme et cinétique des réactions antigène-anticorps.
Détermination de la réactivité des sites dans un processus interfacial. Caractéristiques des
processus d'agglutination.
H.1.2. Mécanismes de la fragmentation provoquée
Situation générale du sujet : Plus récemment, en démarrage d'une Action du PIRSEM
"Rhéologie des Suspensions Colloidales Concentrées" nous avons étudié les modes de
fragmentation d'agrégats colloidaux utilisés comme modèle de poudre ou d'agglomérat
solide.
Pour provoquer la fragmentation au sein de l'agrégat, nous avons choisi de transférer les
agrégats dans un milieu très dilué en électrolyte, correspondant à des conditions favorables
à la peptisation. Dans ces conditions, le transfert d'énergie est obtenu à partir des profils
énergie-distance correspondant aux systèmes initial et final.
La démarche était donc de fabriquer des agrégats selon un processus bien établi et de
déterminer les courbes de distribution en taille des colloides avant et après fragmentation
provoquée.
Objectif : Etude des modifications structurales de la suspension au cours de la floculation
et après fragmentation. Analyse du mode de fragmentation en utilisant les lois d'échelle
dynamiques de la vitesse d'agrégation et en se basant sur le principe de l'évolution auto-
similaire des suspensions colloidales instables.
Résultats : Nous avons montré que la fragmentation provoquée d'agrégats obtenus dans
Figure 1 Figure 2 Courbes de distribution radiale g(r)
Figure 1 : en présence d'un champ de force (gravité, R = 6,055 fim) Figure 2 : en présence d'un champ de force (R = 0,865 jum)
1) P. Schaaf, J. Talbot. Phys. Rev. Let., 62, 175 (1989) "Kinetics of random sequential adsorption"
2) P. Schaaf, J. Talbot. J. Chem. Phys., 93, 8352 (1990) "Surface exclusion effets in adsorption processes"
3) P. Schaaf, A. Johner, J. Talbot. Phys. Rev. Let., 66, 1603 (1991) "Asymptotic behavior of particles deposition"
4) B. Senger, J.C. Voegel, P. Schaaf, A. Johner, A. Schmitt, J. Talbot. Phys. Rev. A., 44, 6926 (1991) "Properties of jamming configurations built up by the adsorption of Brownian particles onto solid surfaces" 5) J. Talbot, P. Schaaf, G. Tarjus. Molecular Physics, 1379, 72 (1991)
"Random sequential addition of hard spheres"
n.2.2. Propriétés optiques des couches bidimensionnelles
Situation générale du sujet : Parmi les propriétés physiques les plus intéressantes à étudier pour ce type de système figurent les propriétés optiques. En effet, la longueur d'onde de la lumière est du même ordre de grandeur que celles des particules. Or, alors que les propriétés optiques des couches minces stratifiées sont bien connues, celles des surfaces inhomogènes sont encore à l'état quasi-natif.
Objectif : Utiliser la réflectométrie à balayage angulaire pour caractériser les propriétés optiques des couches bidimensionnelles de latex adsorbées sur la silice.
Résultats : Nous avons mis au point un réflectomètre automatique à balayage angulaire qui permet des mesures avec une reproductibilité angulaire supérieure à 0.01 °. Une automatisation complète de l'appareil a été réalisée pour suivre l'évolution au cours du phénomène d'adsorption (domaine angulaire d'investigation est de 6° et un temps
Figure 3 : Exemple de courbe de réflectivité.
avant adsorption (courbes de Fresnel théorique) ---
après adsorption de latex (PS) de 0,7 Mm de diamètre
Il a paru important de reprendre l'analyse théorique de la réflectivité sur des bases fondamentales. Cette approche est tout à fait originale par rapport aux travaux fondés sur la résolution d'une équation d'onde ou d'une équation de Schrôdinger. Elle poursuit une description analytique, riche de sens physique et remarquablement précise de la réflectivité
d'interfaces (1-3) .
L'étude de la réflectométrie des surfaces recouvertes de billes de latex de diamètre 0,7 t£m semble confirmer les théories des Professeurs Bedeaux et Vlieger de l'Université de Leiden. En particulier on arrive à déterminer 3 invariantes optiques qui sont des caractéristiques de la couche adsorbée. L'évolution de ces invariantes avec la concentration de particules en surface, ainsi que leur ordre de grandeur sont également en accord avec la théorie.
1) A. Johner, P. Schaaf, A. Schmitt. J. Optics, Paris, 19(5/6), 207 (1988)
"Approche microscopique de la réflexion optique sous incidence normale, validité de la formule de Lorentz pour l'interprétation d'un profil d'indice"
2) A. Johner, P. Schaaf. Phys. Rev. B., 40, 10231 (1989)
"Réflection of light at a flat interface under normal incidence : A reversed macroscopic description" 3) A. Johner, P. Schaaf. Phys. Rev. B., 42, 5516 (1990)
"Calculation of the reflection coefficients of interfaces : A scattering approach"
Perspectives : Affiner les résultats concernant les propriétés optiques des surfaces recouvertes par les billes de latex. On réalisera, en particulier, une étude en fonction de la taille des billes.
Démarrer une étude sur la charge apparente de telle surface. Cette étude se fera par la détermination de potentiels d'écoulement à travers des capillaires recouverts de billes de latex.
III. ADSORPTION
DES POLYMERES
SYNTHETIQUES
ET BIOLOGIQUES
AUX
INTERFACES
SOLIDES/LIQUIDES
m.l. MECANISME ET CINETIQUE DE L'ADSORPTION DE CHAINES E. Pefferkorn, R. Varoqui
Situation du sujet : La richesse des informations relatives à la formation et aux propriétés des interfaces polymères obtenues par l'étude de la dynamique des transferts de chaînes entre la solution et une surface solide adsorbante a fait que ce domaine a été développé pour étudier, dès 1988, les mécanisme et cinétique de formation de couches polyélectrolytiques sur des adsorbants chargés et depuis 1990, l'adsorption de chaînes en phase organisée.
Objectif : Etude des mécanismes de formation des interfaces polymères. Adsorption réversible ou irréversible. Corrélation entre mécanisme de formation et stabilité des couches.
Résultats : Plusieurs résultats émergent de l'ensemble de ces travaux. -
l'adsorption procède par interaction des chaînes avec des sites préférentiels de la surface de l'adsorbant. Lorsque la densité des sites est faible, la couche polymère interfaciale est . constituée de boucles qui s'étendent au loin dans la solution, alors que si la densité des sites d'adsorption est élevée, la couche initialement formée est plate et pratiquement
(1-4)
exempte de boucles .
- la réversibilité ou l'irréversibilité de l'adsorption a été interprétée à partir d'une analyse des mécanismes de transfert de matière de la solution vers le solide basée sur deux modèles d'adsorption: adsorption "localisée" dans le cas de systèmes polymère-adsorbant neutres conduisant à une couche stable, adsorption "mobile" dans le cas de systèmes chargés pour lesquels la dilution de la phase surnageante entraîne la désorption du