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Accueil du site > Mécanisme d’auto-assemblage des matériaux mésoporeux

PROPOSITION DE SUJET DE THESE
Années 2009-2012

Nom Laboratoire : Laboratoire de Physique des Solides

Code d’identification CNRS : UMR8502

Nom du responsable de la thèse : Marianne Imperor Téléphone : 01 69 15 60 59 e-mail : imperor@lps.u-psud.fr

Lieu de la thèse : Batiment 510, Centre Universitaire, 91405 ORSAY

 

TITRE : Mécanisme d’auto-assemblage des matériaux mésoporeux

 

Projet scientifique :

Les matériaux mésoporeux sont obtenus à partir de micelles de molécules de tensioactif en solution dans l’eau, autour desquelles se condense une phase inorganique, telle que de la silice amorphe (SiO2). La taille des pores, l’épaisseur des parois, le type de porosité (matériau 2d-hexagonal, cubique, désordonné), sont les différents paramètres à optimiser en vue des nombreuses applications de ces matériaux. Ils sont en effet développés comme supports d’espèces réactives en catalyse, comme membranes de filtration, ou encore pour la synthèse de nanoparticules dans la porosité. Nous étudions leur mécanisme de formation par auto-assemblage en solution, afin de pouvoir contrôler les propriétés du matériau final. Les techniques de diffusion aux petits angles des rayons X [1] et des neutrons [2] sont très bien adaptées pour étudier la synthèse de ces matériaux. On peut suivre en temps réel les modifications de la taille et de la forme des micelles de tensioactifs, depuis l’ajout du précurseur de la silice dans la solution jusqu’à la précipitation du matériau hybride. Un enjeu important est d’obtenir des matériaux organisés avec des pores de grande taille (100 nm et plus), en vue d’applications en biotechnologie nécessitant l’insertion d’édifices biologiques dans la porosité. Pour cela, on explorera le système quaternaire P123/butanol/dodecane/eau, afin de gonfler le coeur des micelles et d’obtenir de grandes tailles de pores. Les expériences de diffusion du rayonnement se dérouleront principalement aux grands instruments (synchrotrons SOLEIL et ESRF). Des expériences de spectroscopie Raman (LCMC, Paris) seront réalisées afin de suivre la cinétique d’hydrolyse du précurseur inorganique. Ce sujet pluridisciplinaire permettra d’aborder les domaines suivants : synthèse sol/gel des matériaux, physico-chimie des tensioactifs, utilisation des grands instruments (synchrotron Soleil), analyse numérique des données de diffusion.

Références bibliographiques complémentaires :

[1] Khodakov A. Y., Zholobenko V. L., Impéror-Clerc M., Durand D. ,J. Phys. Chem. B, (2005), 109, 22780-22790 ; Advances in Colloid and Interface Science (2008), 142, 67-74 [2] Impéror-Clerc M., Grillo I. ,Khodakov A. Y., Zholobenko V. L., Durand D., Chem. Comm, (2007), 8, 834-836 ; ILL annual report 2006, soft matter scientific highlight (http://www.ill.eu).