Orateur
Description
Les stratégies ascendantes pour la production de nanostructures bien définies reposent souvent sur l'auto-assemblage de particules colloïdales anisotropes (nanofils, nanofeuillets). Ces briques de base peuvent être obtenues par exfoliation dans un solvant de cristaux de basse dimensionnalité. Pour optimiser l’obtention de ces particules anisotropes, la détermination du mécanisme d’exfoliation et de leurs différents stades d'organisation est nécessaire. Nous avons abordé cette question fondamentale en exploitant un système récemment mis au point de fluorohectorite, un minéral argileux smectite qui s’exfolie dans l'eau, ce qui conduit à des dispersions colloïdales de feuillets d'argile monocouches, d’épaisseur 1 nm et de très grande taille (env. 20 µm), à haute dilution. Nous avons montré que lorsque les cristallites d'argile sont dispersés dans l'eau, ils gonflent pour former des empilements périodiques unidimensionnels de feuillets de fluorohectorite avec une fraction volumique très faible (< 1 %) et donc des périodes énormes (> 100 nm) [1]. En utilisant la microscopie optique et la diffusion des rayons X au synchrotron SOLEIL, nous avons établi que ces empilements colloïdaux présentent de fortes similitudes, mais aussi des différences subtiles, avec une phase cristal-liquide smectique. Malgré la forte dilution, les empilements de feuillets, appelés accordéons colloïdaux, sont extrêmement robustes sur le plan mécanique et peuvent subsister pendant des années. De plus, lorsqu'ils sont soumis à des champs électriques alternatifs, ils tournent comme des corps solides, ce qui démontre leur remarquable cohésion interne. En outre, notre modèle théorique rend compte de la variation de la période d'empilement en fonction de la concentration de la dispersion et de la force ionique et explique, en invoquant l'effet Donnan, pourquoi les accordéons colloïdaux sont cinétiquement stables pendant des années et insensibles aux cisaillements et au mouvement brownien. Notre modèle n'étant pas spécifique à un système donné, nous pensons que des accordéons colloïdaux similaires doivent fréquemment apparaitre comme un état intermédiaire au cours de l’exfoliation de cristaux bidimensionnels dans des solvants polaires.
[1] K. El Rifaii, Langmuir, 38, 14563 (2022).
| Affiliation de l'auteur principal | Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris-Saclay, CNRS, 91405 Orsay, France. |
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