Modéliser les brosses à l'échelle nanométrique
La brosse à l'échelle nanométrique est un nouveau matériau dont l'intérêt augmente rapidement. Elle ressemble à une brosse classique, mais ses poils sont des molécules de polymères. Les molécules organiques ou les nanoparticules auto-assemblées sur des substrats sont d'autres systèmes intéressants fixés à des surfaces. L'auto-assemblage est devenu une méthode importante pour synthétiser de nouveaux matériaux plurifonctionnels dans de très nombreux domaines. Le projet STCSCMBS(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) («Statistical thermodynamics and computer simulations of complex molecules in bulk and at surfaces»), financé par l'UE, a apporté une contribution majeure à ce domaine. Ses travaux ont conduit à la publication de 20 articles scientifiques, et 7 autres sont en cours de soumission. Les résultats ont été présentés lors de plus de 30 conférences et ateliers scientifiques. Les chercheurs se sont intéressés à de nombreux problèmes, comme les effets de ces brosses sur la structure et les propriétés de fluides confinés faits d'un ou plusieurs composants. Ces systèmes constitués de chaînes de molécules greffées sur un support sont très utilisés pour modifier les surfaces afin de les rendre biocompatibles, résistantes à la salissure et actives en faveur de l'environnement. Les scientifiques ont aussi étudié des systèmes des particules colloïdales dans un environnement de cristaux liquides. Ce type de matériaux souples, dénommés colloïdes de cristaux liquides, se rencontre maintenant quasiment partout. Ils sont importants dans les matériaux structurels, les équipements, les appareils ménagers et de nombreux secteurs industriels. L'équipe s'est aussi intéressée aux phénomènes originaux associés aux particules Janus qui, comme leur nom l'indique, ont deux 'faces'. En l'occurrence, ces nanoparticules sphériques ont un hémisphère hydrophobe et un hémisphère hydrophile. Cette propriété leur permet de s'auto-assembler en diverses structures allant de micelles de taille moléculaire jusqu'à des membranes mésoscopiques, des mousses et des flocons. Les travaux ont conduit à de nouvelles versions de la théorie de la fonctionnelle de densité, qui est peut-être la plus importante méthode de modélisation de mécanique quantique des 30 années écoulées. Les scientifiques ont aussi mis au point de nouvelles méthodes de simulation stochastique de dynamique des particules par dissipation, couramment utilisée pour simuler des systèmes de particules. Ils les ont appliquées pour étudier des systèmes de cristaux liquides et colloïdes, fluides et fixés. Pour mettre au point de nouveaux matériaux en adaptant leurs propriétés aux fonctions prévues, il faut s'appuyer sur les connaissances. Le projet STCSCMBS a apporté de nouveaux modèles révolutionnaires pour gérer quelques-uns des matériaux de pointe les plus importants de ces dernières années.
Mots‑clés
Échelle nanométrique, brosse, matériaux plurifonctionnels, thermodynamique statistique, molécules complexes
