Gélification symétrique

Ce cas a été traité dans l’objectif de voir l’influence d’une double exposition sur les caracté- ristiques spectrales des gels - notamment sur l’élargissement des bandes de réflexion, ceci sous

l’hypothèse ab initio d’un gradient de structure provenant d’un gradient d’illumination. Ce type d’exposition a été réalisé en utilisant deux bancs UV similaires, positionnés de façon à ce que la cellule irradiée reçoive 0,1 mW.cm−2sur chaque face.

Influence de la concentration en monomère. Dans un objectif de comparaison avec les résultats présentés en figures 2.9 et 2.10, une exposition symétrique a été réalisée pour des concentrations en monomère de 3,8 à 70% en masse, pour des épaisseurs de cellule d’environ 8µm. La figure 2.26 présente la variation de la largeur de la bande de réflexion suivant le pourcentage massique en monomère.

FIG. 2.26:Influence de la concentration en RM257 sur la largeur à mi-hauteur de la bande de réflexion du mélange BL094+RM257+IRG907 dans le cas d’une exposition UV symétrique. Epaisseur des cellules : 8µm. Lissage polynomial de puissance 5 pour la courbe après gélification ; de puissance 3 pour la courbe avant gélification.

Ce graphique permet de mettre en avant le fait que l’exposition symétrique du système d’étude a une forte influence sur les valeurs d’élargissement, qui sont nettement moins prononcées que pour une exposition asymétrique. Il est de plus possible de remarquer que pour les concentrations moyennes (40 à 50% en masse) l’élargissement est très proche de sa valeur avant gélification, et même inférieur pour les concentrations supérieures à 45% en monomère, ce qui est différent de ce que l’on obtenait dans le cas d’une exposition asymétrique (valeur de ≈ 58%).

Ces faibles valeurs d’élargissement indiquent que le gradient de réseau pour une exposition symétrique n’est pas comparable à celui obtenu après exposition asymétrique. Deux gradients doivent être présents ici, partant de l’extérieur de la cellule pour se rejoindre au centre, ce qui implique que l’élargissement à une concentration en monomère donnée est nécessairement plus faible que celui du cas asymétrique, où le gradient de pas peut s’exprimer dans toute l’épaisseur de la cellule. Nous nous sommes intéressés aux valeurs d’élargissement obtenus dans le cas sy- métrique par rapport à ceux obtenus dans le cas asymétrique : il s’avère que les premiers sont

supérieurs à ceux du cas asymétrique divisés par 2 pour toutes concentrations (supérieurs de 10 à 40%). Les gradients de réseau s’expriment donc différemment dans les deux cas d’exposition et celui du cas symétrique ne peut être déduit trivialement du cas asymétrique.

Il est de surcroît intéressant de comparer les caractéristiques spectrales après gélification sy- métrique d’une cellule de 8µm et après gélification asymétrique d’une cellule de 4µm (9% en monomère). Des résultats proches sont en effet obtenus ainsi que le montre le tableau 2.3.

Cas d’étude ∆λ ∆I

4µm asymétrique 162 ± 10nm 24% 8µm asymétrique 220 ± 9nm 23% 8µm symétrique 159 ± 9nm 24,5%

TAB. 2.3: Largeur à mi-hauteur et profondeur de la bande de réflexion des cas d’étude présentés, après une exposition UV à 0,1 mW.cm−2pendant 30 minutes.

Cette double exposition pourrait ainsi plus ou moins s’apparenter à une exposition simple de cellules de 4µm d’épaisseur. Or, le point d’inflexion de la courbe est atteint pour environ 18%, ce qui est proche mais néanmoins différent du cas de gélification asymétrique (où cette valeur est 21%). Il est donc possible que ce point d’inflexion soit effectivement lié à l’épaisseur de la cellule, comme cela est suggéré au paragraphe 2.3.2.1.

Il est intéressant de remarquer que le fait que la concentration en monomère pour laquelle ∆λ est égale à sa valeur avant exposition UV soit inférieure dans le cas symétrique par rapport au cas asymétrique semble également dépendre de l’épaisseur de la cellule étudiée. En gardant l’analogie « 8µm symétrique » / « 4µm asymétrique », il paraît en effet cohérent que la concentration en une espèce nécessaire à atteindre une saturation soit plus faible lorsque l’épaisseur de cellule est réduite.

Le graphique comparant la position centrale de la bande de réflexion avant et après gélification symétrique n’est pas reporté car il est tout à fait comparable à celui obtenu pour une gélification asymétrique (courbe après exposition légèrement en dessous de celle avant exposition).

Enfin, comme cela a été réalisé dans le cas d’exposition asymétrique, la dépendance des lon- gueurs d’onde de réflexion en température a été examinée, cf. figure 2.27. L’échelle est différente de celle du cas asymétrique car les variations en longueurs d’onde sont nettement plus resserrées dans le cas présent. Le fait que les deux courbes après gélification soient distinctes est a priori lié aux variations inévitables et attendues dans le spectre d’émission des deux bancs.

FIG. 2.27:Variation en température des longueurs d’onde de réflexion du mélange à 9% en monomère après gélifica- tion symétrique ainsi qu’avant gélification. Les lissages des courbes après gélification sont des fonctions polynomiales de puissance 2. Voir les commentaires de la figure 2.17 concernant les données liées au mélange avant gélification pour l’explication des trois différentes séries de points oranges.

Ce graphique présente des comportements en température différents de ceux du cas asymé- trique (fig 2.17). En effet, les variations de λBragg sont ici toutes effectuées vers les longueurs

d’onde croissantes, contrairement à la variation de la zone la plus riche en réseau du précédent cas. Ceci semble indiquer que la morphologie du gel symétrique est différente de celle de la par- tie supérieure du gel asymétrique. La distribution locale entre les molécules CL non réactives et le réseau est sans doute différente à cause de densités en réseau distinctes dans les deux cas. Les tem- pératures de transition de phase des deux courbes du mélange gélifié sont proches l’une de l’autre et sont légèrement inférieures à celle du mélange avant réticulation et de la partie supérieure du gel après exposition asymétrique. Ceci est un indice de plus pour affirmer que la densité en réseau est plus faible en situation symétrique que celle de la partie supérieure du gel asymétrique.

Ces considérations sur les densités respectives du gel après exposition symétrique ou asymé- trique correspondent aux conclusions tirées après visualisation des images MET de sections trans- verses des gels, présentées au paragraphe 2.3.5.