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Synthèse et caractérisation de brosses de polymère thermo- et photo-répondantes Mémorant Nicolas Vandiest Promoteur Pr. Jonas Lecteurs Pr. Delbeke X. Laloyaux.

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1 Synthèse et caractérisation de brosses de polymère thermo- et photo-répondantes Mémorant Nicolas Vandiest Promoteur Pr. Jonas Lecteurs Pr. Delbeke X. Laloyaux

2 Acroche

3 Brosses de polymère 1Bases théoriques des brosses de polymère 2Synthèse et caractérisation des brosses 3Résultats et discussion

4 1Bases théoriques des brosses de polymère 2Synthèse et caractérisation des brosses 3Résultats et discussion Brosses de polymère

5 La silanisation du silicium permet de faire croître un polymère sur celui-ci Fonction silanol SilaneLiaison siloxane AmorceurGroupement benzyle inactif ou

6 Une brosse de polymère est obtenue en utilisant un taux de greffage élevé sur la surface de silicium Amorceur Polymère Substrat Régime champignon = Faible taux de greffage Régime brosse = Taux de greffage élevé

7 La température critique sépare le régime hydraté où les polymères thermo-répondants sont étirés et le régime effondré Molécule deau Les segments réactifs (-OH) servent au greffage de la photo-molécule Etat hydratéEtat effondré Segment actif Segment thermo-répondant

8 Lirradiation UV de lazobenzène permet le passage de la configuration trans à la configuration cis Forme stable Polarité plus grande due à une modification de moment dipolaire Isomère transIsomère cis

9 Le caractère photo-répondant est donné par le changement de configuration de lazobenzène T(CT trans ) < T < T(CT cis )

10 1Bases théoriques des brosses de polymère 2Synthèse et caractérisation des brosses 3Résultats et discussion Brosses de polymère

11 Trois étapes sont nécessaires pour la synthèse de brosses de polymère Silanes Brosses de polymère Azobenzènes

12 La composition des brosses détermine la fraction des groupements réactifs 70 % molaire30 % molaire Groupement réactif -OH MEO 2 MA HOEGMA Brosse HOEGMA : P(HOEGMA 30 -co-MEO 2 MA 70 )

13 La Micro Balance à Quartz Dissipative (QCM-D) mesure la température de transition deffondrement Brosse de polymère Senseur piézoélectrique Différence de potentiel oscillant Une variation de la fréquence de résonnance Δf traduit leffondrement de la brosse

14 1Bases théoriques des brosses de polymère 2Synthèse et caractérisation des brosses 3Résultats et discussion a) Epaisseur de la brosse b) Azobenzènes greffés au sein de la brosse c) Résultats QCM-D Brosses de polymère

15 Lépaisseur des brosses augmente avec le temps de polymérisation 81 nm Epaisseur [nm] Temps de polymérisation [min]

16 Lépaisseur augmente légèrement avec le greffage des azobenzènes 84 nm Epaisseur [nm] Temps de polymérisation [min] Avant greffage Après greffage

17 1Bases théoriques des brosses de polymère 2Synthèse et caractérisation des brosses 3Résultats et discussion a) Epaisseur de la brosse b) Azobenzènes greffés au sein de la brosse c) Résultats QCM-D Brosses de polymère

18 Le spectromètre UV visible montre laugmentation du greffage des azobenzènes avec la hauteur des brosses 84 nm 57 nm 65 nm 32 nm 13 nm Absorbance [u. a.] Longueur donde [nm]

19 Lévolution du spectre dabsorbance montre le passage depuis lisomère trans vers cis Filtre : 340 nm t irrad = 15 minutes

20 Lévolution de laire sous le pic montre que le retour vers lisomère trans est plus rapide Isomérisation trans cis Isomérisation cis trans τ = 153,12 s τ = 5,45 s

21 Une solution de greffage plus riche en azobenzène mène à une augmentation de labsorbance 1,6 M 0,02 M

22 Le EGDMA permet de ponter les chaînes de la brosse grâce à ces deux fonctions méthacrylates Ces liaisons permettent de ponter les chaînes entre-elles

23 Les brosses pontées à laide de EGDMA présentent une aire sous la courbe plus faible Brosse non pontée Brosse pontée

24 1Bases théoriques des brosses de polymère 2Synthèse et caractérisation des brosses 3Résultats et discussion a) Epaisseur de la brosse b) Azobenzènes greffés au sein de la brosse c) Résultats QCM-D Brosses de polymère

25 La moyenne des maxima de (Δf) et de (ΔD) détermine la température de CT, 41,3°C Brosse HOEGMA

26 La variation de Δf traduisant la photo-réponse de la brosse est de lordre de 6 Hz comme lindique la QCM-D Δf 7 [Hz] Temps [s] ~ 6 Hz Brosse HOEGMA

27 Le HEMA possédant une chaîne latérale plus courte, lazobenzène est plus proche du squelette Chaîne latérale plus longue Chaîne latérale plus courte HOEGMA HEMA

28 Les différentes tentatives damélioration fournissent également de faibles variations BrosseΔf 7 [Hz] HOEGMA5,8 HEMA5 HEMA 1,6 M2,5 HEMA pontée2,5 Reste le plus élevé 3 améliorations

29 Conclusions et perspectives

30 La température de transition dune brosse photo-répondante est modulée par irradiation La polymérisation de la brosse et le greffage des azobenzènes sur les brosses de polymère fonctionnent Lirradiation induit une variation de lhydratation de la brosse MAIS la variation reste par contre assez faible

31 Une variation de charge pourrait permettre une photo-réponse plus importante Spiropyranes Autre type dazobenzène

32 Image de fin

33 La polymérisation radicalaire par transfert datomes (ATRP) fournit une épaisseur de brosse régulière Espèce dormante Chaine active Rare si bien contrôlée Terminaison Monomère

34 La variation de Δf reste faible et identique sur toute la gamme de températures Température [°C]Δf 7 [Hz] 154,75 223,5 27,95 384,25 504,25 CT bulk

35 Une activation plus courte de la brosse mène à des absorbances plus élevées Brosses HEMA : P(HEMA 30 -co-MEO 2 MA 30 -co-OEGMA 40 )


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