Diffusion de rayonnement

Au sein de l'équipe "physicochimie des glycopolymères" dirigée par le Dr Redouane Borsali, et dans le cadre des approches de caractérisation structurale multi-échelle du Cermav sur les glycomatériaux, nous développons des techniques de diffusion de rayonnement

Ces techniques permettent, entre autres, de caractériser des auto-assemblages nano-organisés (particules, micelles, vésicules, films...) à base de glycopolymères.

Ces différents systèmes trouvent leur intérêt dans divers domaines applicatifs : reconnaissance moléculaire, nanoparticules fonctionnalisées et glycofilms pour les technologies du futur (nanoélectronique, nanobiosciences...).

Contact :

Dr Christophe Travelet, ingénieur d'études, 04 76 03 76 90

Compétences

Le rayonnement utilisé, en l'occurrence la lumière cohérente polarisée, et les macromolécules de polymères peuvent interagir, engendrant une polarisation de ces dernières et une réémission de la lumière dans toutes les directions de l'espace : c'est le phénomène de diffusion de la lumière.

Il permet de caractériser in situ des auto-assemblages à base de polymères plus ou moins organisés allant des solutions, suspensions ou émulsions à des gels physiques ou chimiques, en terme de :

  • rayon de giration, deuxième coefficient du Viriel et masse molaire apparente en poids en ce qui concerne la diffusion statique de la lumière ;
  • temps de décorrélation intermoléculaire et/ou intramoléculaire, coefficient de diffusion et rayon hydrodynamique en ce qui concerne la diffusion dynamique de la lumière.

 

Le couplage de ces techniques, en allant au-delà de la détermination in situ de la morphologie, est d'un grand intérêt pour l'étude approfondie de l'architecture et de la compacité des auto-assemblages.

Equipements

Appareil de diffusion de la lumière de chez ALV


Nous disposons au Cermav d'un appareil de diffusion de la lumière de haute performance de type ALV/CGS-8F S/N 069, équipé d'un laser rouge hélium-néon (JDSU) opérant à une longueur d'onde de 632,8 nm et à une puissance d'au plus 35 mW (classe 3B). L'échantillon que l'on mesure est dans un bain de toluène thermostaté.
* dans le cas d'un échantillon aqueux à température ambiante
Le goniomètre ALV/CGS-8F a la particularité principale de posséder quatre détecteurs (voir photo ci-contre) de type photodiodes à avalanche, permettant autant de mesures simultanées à quatre angles différents. Les angles de détection θ et les modules de vecteur de diffusion q accessibles peuvent atteindre les valeurs extrêmes indiquées ci-contre →

Appareil de diffusion de la lumière aux très petits angles

Exemple de motif de diffusion d'un gel de polymère naturel obtenu avec la caméra CCD
Un dispositif non commercial de diffusion de la lumière aux très petits angles, impliquant un laser rouge hélium-néon (Spectra-Physics) et une caméra CCD (voir illustration), permet d'atteindre des modules de vecteur de diffusion q extrêmement faibles, allant jusqu'à 2 x 10-4 nm-1.

Appareil de visualisation de particules

Un système de caméra vidéo ultrasensible (Nanosight) permet la visualisation in situ de nanoparticules dans un liquide. Un logiciel possédant un algorithme puissant de suivi de particule (mouvement brownien) en temps réel permet de remonter au coefficient de diffusion de chaque particule analysée. La connaissance de la viscosité du liquide et la mesure de la température permettent de remonter aux rayons hydrodynamiques et aux distributions en taille et en nombre. Il s'agit d'une méthode directe d'analyse très complémentaire à la diffusion dynamique de la lumière.

Cet instrument est optimum pour des concentrations de l'ordre de 107-108 particules par ml et la gamme de tailles de particules accessible s'étale de 10 nm à 1 μm. Il est doté d'une cellule permettant le contrôle de température, et d'un laser bleu pour la fluorescence, ce qui le rend complémentaire à la microscopie confocale en milieu liquide.

Appareillage ​complémentaire

Il est destiné aux mesures connexes d'indice de réfraction et d'incrément d'indice de réfraction, d'une part, et aux mesures de viscosité, d'autre part :
  • Réfractomètre de chez Optilab : de type Optilab-Rex, il utilise une longueur d'onde de 632,8 nm.
  • Rhéomètres et viscosimètre capillaire (plateau Rhéologie).

Accès

Ce plateau est ouvert à la communauté scientifique (laboratoires et entreprises) dans le cadre de programmes collaboratifs ou de prestations de services.

Voir aussi dans «Plateaux Techniques»

Calcul scientifique Le CERMAV dispose de moyens de calcul propres au laboratoire et divers logiciels de modélisation moléculaire (Material Studio, Schrodinger...). Il bénéficie également des moyens informatiques du Centre d'Expérimentation et de Calcul Intensif en Chimie (PCECIC) qui représente le plateau de chimie, modélisation et informatique de la plateforme PCN-ICMG. Caractérisation de matériaux Le plateau technique dispose des équipements permettant de mettre en œuvre des matériaux (nano)composites et d'en assurer la caractérisation mécanique et thermique. L'équipe de recherche responsable du plateau technique possède également des compétences particulières dans le domaine des charges et polymères biorenouvelables (microfibrilles et whiskers de cellulose, amidon thermoplastique, protéines...). Contacts : Laurent Heux, Sonia Boisseau, responsables scientifiques, 04 76 03 76 03 Pierre Sailler, responsable technique, 04 76 03 76 11 Chromatographie Le Plateau de Chromatographie et d’ANalyses de Sucres (PCANS) est constitué de personnels techniques experts dans les domaines de la caractérisation et de l’analyse structurale de glycanes sous toutes leurs formes et d’origines diverses (végétales, algales, fongiques, bactériennes, de synthèses …). Ce plateau est sous la responsabilité de Laurine BUON, Ingénieure d’Etudes (CNRS). Ce plateau est constitué de douze systèmes de chromatographie liquides ou gazeux. Son personnel comprend trois personnes, Eric Bayma, Assistant Ingénieur, spécialiste en analyses de poids moléculaires par Chromatographie liquide HPSEC-MALS/UV/RI, et responsable de la maintenance des équipements, Paul Charpiot, Assistant Ingénieur, spécialisé en analyse de composition osidique par Chromatographie en phase gazeuse, et Laurine Buon, Ingénieure d’Etude, spécialisée dans l’analyse structurale et la purification de mono-oligo et polysaccharides par différentes méthodes de chromatographie en phase liquide, ionique et gazeuse.