Matière molle : nanosystèmes et interfaces biologiques

Responsable(s) : Denis MAZUYER
Cours ⋅ 16 hTP ⋅ 4 hBE ⋅ 8 h

Objectifs de la formation

De nombreux systèmes moléculaires complexes (synthétiques ou naturels) sont utilisés, en très faible concentration pour contrôler les fonctionnalités tels que la détergence, la capacité d'enduction, l'anti-givrage, le ciblage thérapeutique,.. en donnant une réponse très forte à un signal de commande (électromagnetique, thermique ou mécanique) très faible. Ces technologies font appel à un fort état de division de la matière qui conduit à la création de grandes interfaces entre des phases liquides non miscibles ou entre des liquides solides. À ces échelles submicrométriques, les équilibres des forces prévalant au niveau macroscopique sont bouleversés et les forces de surface interviennent directement dans la physique des nano-systèmes ce qui les rend difficiles à stabiliser et donc à conditionner. Le but est ici de présenter les processus fondamentaux régissant la dynamique de cet état particulier de la matière dit "colloïdal" et d'identifier les propriétés physico-chimiques et rhéologiques d'objets courants (savons, lubrifiants, médicaments, aliments, cosmétiques, peintures, cellules) dans des applications variables allant de la biotechnologie au génie civil.

Mots-clés

Mouillage, adhésion, rhéologie, colloïdes, biotechnologies, physico-chimie des interfaces, polymères en solution, auto-assemblage

Programme

L'état colloïdal

  • Définition, classification et propriétés des systèmes colloïdaux
  • Systèmes moléculaires organisés

Physico-chimie colloïdale

  • Dispersions, émulsions et applications biomédicales
  • Colloïdes en diagnostic et biotechnologies

Capillarité et mouillage

  • Mouillage et forces intermoléculaires
  • Dynamique d'étalement de gouttes

Polymères en solutions

  • Conformation des polymères: role du solvant
  • Polymères aux interfaces : application à la stabilité colloïdale

Propriétés d'écoulement de la matière molle

  • Introduction à la rhéologie : expériences et modèles
  • Rhéologie des suspensions diluées et concentrées : effets des interactions colloïdales

Compétences visées

  • Etre capable de comprendre l'influence de la structure milieux colloïdaux sur leurs propriétés et de modifier leurs surfaces pour leur conférer une fonctionnalité souhaitée
  • Obtenir une compréhension théorique de la physique de la matière molle
  • Concevoir des micro-systèmes fabriqués à partir de blocs colloïdaux ainsi que des émulsions ou de dispersions stables.
  • Avoir un aperçu global de certaines techniques expérimentales pertinentes pour l'étude de la physique de la matière molle.

Contrôle des connaissances

Note = 2/3 savoir + 1/3 savoir-faire

Note de savoir = 50% examen terminal + 50% contrôle continu

Note de savoir-faire = = 50% examen terminal + 50% contrôle continu