Synthèse de matériaux d'architecture contrôlée à base de siliciel colloïdale

Ce manuscrit décrit l'utilisation de particules de silice colloïdale de taille et de fonctionnalité définies pour élaborer des matériaux aux propriétés spécifiques. Dans un premier temps, nous avons comparé différentes méthodes de synthèse de particules de silice à partir d’un précurseur moléculaire selon un procédé sol-gel. Celles-ci nous ont permis de fabriquer des objets sphériques de fonction de surface contrôlée et avec une taille moyenne régulière comprise entre 50 nm et 2 microns. Une fois ces particules synthétisées, nous avons étudié leur comportement à l’interface air-eau grâce à la technique de Langmuir puis fabriqué des cristaux colloïdaux d'épaisseur contrôlée par dépositions successives de monocouches de particules sur des substrats hydrophiles selon le principe de la technique de Langmuir- Blodgett. Ce contrôle nous a permis d’étudier l’influence de l’épaisseur des cristaux sur leurs propriétés spectroscopiques. Le second axe de notre recherche concernait l’élaboration de particules à morphologie originale et en particulier d’objets dissymétriques. L’utilisation de différentes techniques impliquant des phénomènes interfaciaux a d’abord été envisagée (interfaces planes puis courbes à l’échelle macroscopique). Nous avons également élaboré de particules organiquesinorganiques grâce à un procédé de polymérisation en émulsion de styrène en présence de particules de silice modifiées en surface. La maîtrise des différents paramètres expérimentaux nous a ainsi permis d’obtenir des objets hybrides aux morphologies originales mais prédictibles et variées, qu’elles soient dissymétriques (« haltère », « bonhomme de neige », « coeur-écorce décentré ») ou non (« marguerite », « multipode » ou « framboise »). Ces nouveaux types de particules colloïdales pourraient présenter des propriétés innovantes dans de nombreux domaines tels que la catalyse, l'affichage électronique ou la stabilisation de milieux complexes.This manuscript describes the use of colloidal silica particles with definite size and functionality to elaborate materials with specific properties. First, we compared several ways of elaborating silica particles from a molecular precursor following a classical sol-gel process. We managed to get spherical particles with a tuneable surface function and a regular mean size between 50 nm and 2 microns. Then, the behaviour of these particles at an air-water interface was studied by the Langmuir method. Colloidal crystals with a controlled thickness were then synthesized by transferring sequentially monolayers of particles onto hydrophilic substrates using the Langmuir-Blodgett technique. Such a control allowed us to study the influence of the crystals thickness on their spectroscopic properties. Another purpose of this study was dealing with the synthesis of particles with original morphologies in general and dissymmetrical particles in particular. To achieve this goal, techniques involving interfacial phenomena were first involved (plane and curved interfaces at the macroscopic scale). We also synthesized organic-inorganic particles through an emulsion polymerisation process seeded by surface-modified silica particles. While varying several experimental parameters, we managed to get hybrid particles with original and various but predictable morphologies, them being dissymmetrical (“dumbbell-like”, “snowman-like”, “decentred core-shell”) or not (“daisy-like”, “multipod-like” or “raspberry-like”). These new types of colloidal particles could present interesting properties in various fields of applied science like catalysis, electronic displays or stabilisation of complex media

Synthesis of materials with a controlled architecture starting from colloidal silica

Ce manuscrit décrit l'utilisation de particules de silice colloïdale de taille et de fonctionnalité définies pour élaborer des matériaux aux propriétés spécifiques. Dans un premier temps, nous avons comparé différentes méthodes de synthèse de particules de silice à partir d'un précurseur moléculaire selon un procédé sol-gel. Celles-ci nous ont permis de fabriquer des objets sphériques de fonction de surface contrôlée et avec une taille moyenne régulière comprise entre 50 nm et 2 microns. Une fois ces particules synthétisées, nous avons étudié leur comportement à l'interface air-eau grâce à la technique de Langmuir puis fabriqué des cristaux colloïdaux d'épaisseur contrôlée par dépositions successives de monocouches de particules sur des substrats hydrophiles selon le principe de la technique de Langmuir-Blodgett. Ce contrôle nous a permis d'étudier l'influence de l'épaisseur des cristaux sur leurs propriétés spectroscopiques. Le second axe de notre recherche concernait l'élaboration de particules à morphologie originale et en particulier d'objets dissymétriques. L'utilisation de différentes techniques impliquant des phénomènes interfaciaux a d'abord été envisagée (interfaces planes puis courbes à l'échelle macroscopique). Nous avons également élaboré de particules organiques-inorganiques grâce à un procédé de polymérisation en émulsion de styrène en présence de particules de silice modifiées en surface. La maîtrise des différents paramètres expérimentaux nous a ainsi permis d'obtenir des objets hybrides aux morphologies originales mais prédictibles et variées, qu'elles soient dissymétriques (± haltère a, ± bonhomme de neige a, ± cœur-écorce décentré a) ou non (± marguerite a, ± multipode a ou ± framboise a). Ces nouveaux types de particules colloïdales pourraient présenter des propriétés innovantes dans de nombreux domaines tels que la catalyse, l'affichage électronique ou la stabilisation de milieux complexesThis manuscript describes the use of colloidal silica particles with definite size and functionality to elaborate materials with specific properties. First, we compared several ways of elaborating silica particles from a molecular precursor following a classical sol-gel process. We managed to get spherical particles with a tuneable surface function and a regular mean size between 50 nm and 2 microns. Then, the behaviour of these particles at an air-water interface was studied by the Langmuir method. Colloidal crystals with a controlled thickness were then synthesized by transferring sequentially monolayers of particles onto hydrophilic substrates using the Langmuir-Blodgett technique. Such a control allowed us to study the influence of the crystals thickness on their spectroscopic properties. Another purpose of this study was dealing with the synthesis of particles with original morphologies in general and dissymmetrical particles in particular. To achieve this goal, techniques involving interfacial phenomena were first involved (plane and curved interfaces at the macroscopic scale). We also synthesized organic-inorganic particles through an emulsion polymerisation process seeded by surface-modified silica particles. While varying several experimental parameters, we managed to get hybrid particles with original and various but predictable morphologies, them being dissymmetrical (“dumbbell-like”, “snowman-like”, “decentred core-shell”) or not (“daisy-like”, “multipod-like” or “raspberry-like”). These new types of colloidal particles could present interesting properties in various fields of applied science like catalysis, electronic displays or stabilisation of complex media

Synthèse de matériaux d'architecture contrôlée à base de silice colloïdale

This manuscript describes the use of colloidal silica particles with definite size and functionality to elaborate materials with specific properties. First, we compared several ways of elaborating silica particles from a molecular precursor following a classical sol-gel process. We managed to get spherical particles with a tuneable surface function and a regular mean size between 50 nm and 2 microns. Then, the behaviour of these particles at an air-water interface was studied by the Langmuir method. Colloidal crystals with a controlled thickness were then synthesized by transferring sequentially monolayers of particles onto hydrophilic substrates using the Langmuir-Blodgett technique. Such a control allowed us to study the influence of the crystals thickness on their spectroscopic properties. Another purpose of this study was dealing with the synthesis of particles with original morphologies in general and dissymmetrical particles in particular. To achieve this goal, techniques involving interfacial phenomena were first involved (plane and curved interfaces at the macroscopic scale). We also synthesized organic-inorganic particles through an emulsion polymerisation process seeded by surface-modified silica particles. While varying several experimental parameters, we managed to get hybrid particles with original and various but predictable morphologies, them being dissymmetrical (“dumbbell-like”, “snowman-like”, “decentred core-shell”) or not (“daisy-like”, “multipod-like” or “raspberry-like”). These new types of colloidal particles could present interesting properties in various fields of applied science like catalysis, electronic displays or stabilisation of complex media.Ce manuscrit décrit l'utilisation de particules de silice colloïdale de taille et de fonctionnalité définies pour élaborer des matériaux aux propriétés spécifiques. Dans un premier temps, nous avons comparé différentes méthodes de synthèse de particules de silice à partir d'un précurseur moléculaire selon un procédé sol-gel. Celles-ci nous ont permis de fabriquer des objets sphériques de fonction de surface contrôlée et avec une taille moyenne régulière comprise entre 50 nm et 2 microns. Une fois ces particules synthétisées, nous avons étudié leur comportement à l'interface air-eau grâce à la technique de Langmuir puis fabriqué des cristaux colloïdaux d'épaisseur contrôlée par dépositions successives de monocouches de particules sur des substrats hydrophiles selon le principe de la technique de Langmuir-Blodgett. Ce contrôle nous a permis d'étudier l'influence de l'épaisseur des cristaux sur leurs propriétés spectroscopiques. Le second axe de notre recherche concernait l'élaboration de particules à morphologie originale et en particulier d'objets dissymétriques. L'utilisation de différentes techniques impliquant des phénomènes interfaciaux a d'abord été envisagée (interfaces planes puis courbes à l'échelle macroscopique). Nous avons également élaboré de particules organiques-inorganiques grâce à un procédé de polymérisation en émulsion de styrène en présence de particules de silice modifiées en surface. La maîtrise des différents paramètres expérimentaux nous a ainsi permis d'obtenir des objets hybrides aux morphologies originales mais prédictibles et variées, qu'elles soient dissymétriques (± haltère a, ± bonhomme de neige a, ± cœur-écorce décentré a) ou non (± marguerite a, ± multipode a ou ± framboise a). Ces nouveaux types de particules colloïdales pourraient présenter des propriétés innovantes dans de nombreux domaines tels que la catalyse, l'affichage électronique ou la stabilisation de milieux complexe

Synthèse de matériaux d'architecture contrôlée à base de silice colloïdale

Ce manuscrit décrit l'utilisation de particules de silice colloïdale de taille et de fonctionnalité définies pour élaborer des matériaux aux propriétés spécifiques. Dans un premier temps, nous avons comparé différentes méthodes de synthèse de particules de silice à partir d'un précurseur moléculaire selon un procédé sol-gel. Celles-ci nous ont permis de fabriquer des objets sphériques de fonction de surface contrôlée et avec une taille moyenne régulière comprise entre 50 nm et 2 microns. Une fois ces particules synthétisées, nous avons étudié leur comportement à l'interface air-eau grâce à la technique de Langmuir puis fabriqué des cristaux colloïdaux d'épaisseur contrôlée par dépositions successives de monocouches de particules sur des substrats hydrophiles selon le principe de la technique de Langmuir-Blodgett. Ce contrôle nous a permis d'étudier l'influence de l'épaisseur des cristaux sur leurs propriétés spectroscopiques. Le second axe de notre recherche concernait l'élaboration de particules à morphologie originale et en particulier d'objets dissymétriques. L'utilisation de différentes techniques impliquant des phénomènes interfaciaux a d'abord été envisagée (interfaces planes puis courbes à l'échelle macroscopique). Nous avons également élaboré de particules organiques-inorganiques grâce à un procédé de polymérisation en émulsion de styrène en présence de particules de silice modifiées en surface. La maîtrise des différents paramètres expérimentaux nous a ainsi permis d'obtenir des objets hybrides aux morphologies originales mais prédictibles et variées, qu'elles soient dissymétriques (+-haltèrea, +-bonhomme de neigea, +-cœur-écorce décentréa) ou non (+-margueritea, +-multipodea ou +-framboisea). Ces nouveaux types de particules colloïdales pourraient présenter des propriétés innovantes dans de nombreux domaines tels que la catalyse, l'affichage électronique ou la stabilisation de milieux complexesBORDEAUX1-BU Sciences-Talence (335222101) / SudocSudocFranceF

Dissymetrical nanoparticles

Half-way between molecular and materials chemistries lies the field of colloidal chemistry where the shape, the size, and the morphology of supramolecular assemblies are key parameters that determine their intrinsic properties, such as their interfacial behavior, surface chemistry, density, and so on. In this review, we aim to gather some of the most significant works carried out within the last few years and dealing with particles wherein the spatial distribution of these properties is not isotropic. Therefore, we present some interesting synthetic routes suggested by researchers all around the world and leading to dumbbell-like, snowman-like or Janus-like nanoparticles whose potential remarkable properties are also discussed

Modulation of Wetting Gradients by Tuning the Interplay between Surface Structuration and Anisotropic Molecular Layers with Bipolar Electrochemistry

International audienc

Design and synthesis of Janus micro- and nanoparticles

Because the Roman god Janus was usually represented with two heads placed back to back, the term Janus is used for the description of particles whose surfaces of both hemispheres are different from a chemical point of view. So, they could be used as building blocks for supraparticular assemblies, as dual-functionalized devices, as particular surfactants if one hemisphere is hydrophilic and the other hydrophobic, etc. If they could allow the segregation of negative charges on one hemisphere and positive charges on the other one, they would display a giant dipole moment allowing their remote positioning by rotation in an electric field as a function of field polarity. This review deals with the great and imaginative efforts which were devoted to the synthesis of Janus particles in the last fifteen years. A special emphasis is made on scalable techniques and on those which apply to the preparation of Janus particles in the nanometer range. Specific properties and applications of Janus particles are discussed

Synthesis of hybrid colloidal particles: From snowman-like to raspberry-like morphologies

Colloidal particles with a controlled morphology combining both organic and inorganic parts were synthesized through a seeded emulsion polymerization process. Silica seed particles (from 100 to 400 nm in diameter) were first surface-modified by the adsorption of an oxyethylene-based macromonomer. Then, emulsion polymerization of styrene was carried out in presence of these particles, the formation of polystyrene nodules being highly favored at the silica surface in such conditions. While varying different experimental parameters, we have demonstrated that the ratio between the number of silica seeds and the number of growing nodules is a key parameter to control the morphology of the final hybrid nanoparticles