Principaux paramètres gouvernant l'agrégation des surfactants - publié le 24/03/2008

Résumé du document

« Les dimensions envisagées par la micro-électronique atteindront, d'ici une à deux décennies, des tailles submicroscopiques. Les phénomènes fondamentaux mis en jeu seront qualitativement différents et des voies potentielles basées sur une nanoélectronique sont en cours en Europe, aux Etats-Unis et au Japon. L'originalité des nanotechnologies est d'impliquer une échelle où les phénomènes physiques, chimiques ou biologiques sont inextricablement mêlés, de même que les aspects microscopiques et macroscopiques.
Parmi ceux-ci, les processus d'auto-organisation occupent une place croissante dans les études sur les agrégats et les phénomènes de croissance des nanoparticules ». Ainsi s'exprimait l'auteur d'un rapport (CNRS 1997) concernant l'activité de recherche dans le domaine des nanotechnologies.
Dans les années 90, les chercheurs de la compagnie Mobil Oil ont utilisé un nouveau concept qui les a conduits à la synthèse de silicates et d'alumino-silicates à structures mésoporeuses. L'agent structurant utilisé pour la synthèse de ces matériaux est une molécule organique, solvatée ou non, qui non seulement joue un rôle de structurant mais aussi, favorise dans certaines conditions de concentration et de température, l'auto-association moléculaire.
En d'autres termes, la synthèse de ces matériaux exploite le comportement auto-associatif des surfactants en présence d'un solvant. (...)

Extraits

[...] Macroscopiquement, dans les cristaux liquides, trois types de configurations peuvent être observés : les configurations hexagonale (micelles cylindriques organisées en hexagone), lamellaire (bicouches de surfactant empilées parallèlement) et cubique. Ceci peut être illustré par le diagramme de phase du système binaire bromure d'hexadécyltriméthylammonium/eau, schématisé sur la figure suivante. Dans ce diagramme, le surfactant se présente successivement sous les formes suivantes : Domaine de la solution : monomères en solution. La concentration en surfactant est faible et inférieure à la CMC1. [...]

[...] Le paramètre a0 peut être obtenu à partir des données de diffraction X. La longueur (en nm) maximale d'une chaîne hydrocarbonée totalement étirée est donnée par la relation : lc = 0,15 + 0,127 nc Dans cette équation le premier terme provient du rayon de Van der Waals du groupe méthyle terminal (0,21 nm) diminué de la moitié de la longueur de liaison du premier atome non contenu dans la chaîne hydrocarbonée (0,06 nm) et nc est le nombre d'atomes de carbone de la chaîne. [...]

[...] Principaux paramètres gouvernant l'agrégation des surfactants Introduction Les dimensions envisagées par la micro-électronique atteindront, d'ici une à deux décennies, des tailles submicroscopiques. Les phénomènes fondamentaux mis en jeu seront qualitativement différents et des voies potentielles basées sur une nanoélectronique sont en cours en Europe, aux Etats-Unis et au Japon. L'originalité des nanotechnologies est d'impliquer une échelle où les phénomènes physiques, chimiques ou biologiques sont inextricablement mêlés, de même que les aspects microscopiques et macroscopiques. Parmi ceux-ci, les processus d'auto-organisation occupent une place croissante dans les études sur les agrégats et les phénomènes de croissance des nanoparticules Ainsi s'exprimait l'auteur d'un rapport (CNRS 1997) concernant l'activité de recherche dans le domaine des nanotechnologies. [...]

[...] Ils changent la tension de surface en diminuant l'énergie interfaciale représente le travail à fournir pour augmenter la surface du liquide d'une unité d'aire : J/m2). C'est pourquoi les surfactants sont également appelés tensioactifs. L'autre propriété fondamentale des surfactants est leur grande aptitude à s'auto- associer ou s'agréger. Activité de surface En raison de la dualité entre caractère hydrophobe et caractère hydrophile, si une solution aqueuse de tensioactif est mise en contact avec une phase hydrocarbonée, les monomères de tensioactif ont la possibilité de passer dans la phase apolaire. [...]

[...] Cette interface est le lieu où le meilleur compromis entre les propriétés antagonistes des molécules de surfactant peut être obtenu. Ainsi, cet état de basse énergie se traduit-il par une forte concentration des molécules de surfactant à l'interface eau/huile (figure suivante), diminuant alors considérablement la tension de surface. Ce phénomène physique est connu sous le nom d'activité interfaciale. La concentration des molécules de surfactant, qui possèdent un fort caractère auto-associatif, est si élevée à l'interface que les molécules adjacentes tendent à s'orienter parallèlement les unes aux autres, jusqu'à former une monocouche. [...]