Superstructures par agrégation contrôlée de nanocolloïdes : caractérisation structurale par diffusion de neutrons aux petits angles et simulation numérique

¹ Université Paris-Diderot - Batiment Condorcet, Laboratoire Matière et Systèmes Complexes, UMR CNRS 7057, 10 rue Alice Domon et Léonie Duquet, 75205 Paris Cedex 13, France
² Université Montpellier II, Laboratoire des Colloïdes, Verres, et Nanomatériaux, UMR CNRS 5587, Place E. Bataillon, 34095 Montpellier Cedex, France

Résumé

La complexation de micelles ou de nanoparticules chargées par des copolymères à bloc chargés-neutres en solution aqueuse mène à la formation de superstructures colloïdales appelées aussi ‘complexes de colloïdes’. Leur intérêt principal réside dans leur monodispersité en taille, ainsi que dans leur stabilité étendue. Dans cet article, nous présentons la caractérisation structurale de ces systèmes par diffusion dynamique de la lumière, cryo-TEM, et diffusion de neutrons aux petits angles. Les résultats de la diffusion aux petits angles ont été analysés à l’aide de simulations numériques – Monte Carlo ou Monte Carlo inverse (RMC) – prouvant la compatibilité entre différents modèles d’assemblages de colloïdes, et les expériences. Ces modèles ont donné accès aux paramètres structuraux comme le nombre de micelles ou de nanoparticules par superstructure, ou l’épaisseur de la couche de polymère pré-adsorbé sur les nanoparticules. L’ensemble des résultats nous a permis de proposer une structure générique, formée d’un cœur dense de colloïdes en interaction répulsive, pontés par les blocs de polyélectrolyte, et entouré d’une couronne très hydratée. Nous avons pu montrer que ces structures se forment systématiquement dans ces systèmes, qu’ils soient basés sur des micelles ou des nanoparticules, pour des copolymères variés, et de différentes charges.