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Bichot , Gaspard , 1997-....

Sallenave , Xavier , 1978-....

Peralta , Sébastien

Pozzo , Jean-Luc , 19..-....

Delorme , Nicolas , 19..-....

Schmaltz , Bruno , 1978-....

Tran , Yvette , 19..-....

Métivier , Rémi , 19..-....

CY Cergy Paris Université , 2020-....

École doctorale Sciences et ingénierie , Cergy-Pontoise, Val d'Oise

Laboratoire de physico-chimie des polymères et des interfaces , Cergy-Pontoise, Val d'Oise

Surfaces hybrides à mouillabilité photostimulable , Gaspard Bichot ; sous la direction de Xavier Sallenave et de Sébastien Peralta

Titre provenant de l'écran-titre

Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie

Partenaire(s) de recherche : LPPI - Laboratoire de physico-chimie des polymères et des interfaces (Laboratoire)

Autre(s) contribution(s) : Jean-Luc Pozzo (Président du jury) ; Xavier Sallenave, Sébastien Peralta, Jean-Luc Pozzo, Nicolas Delorme, Bruno Schmaltz, Yvette Tran, Rémi Métivier (Membre(s) du jury) ; Nicolas Delorme, Bruno Schmaltz (Rapporteur(s))

Thèse de doctorat Chimie - Cergy CY Cergy Paris Université 2023

L'objectif de ce projet est de proposer un nouveau concept de microfluidique discrète basé sur l'utilisation de la lumière. Pour déplacer rapidement une goutte à l'aide de la lumière, une différence importante d'angles de contact entre les surfaces hydrophiles et hydrophobes est nécessaire, ainsi qu'une transition rapide entre ces deux états. Ces dernières années, le CY LPPI - (Laboratoire de Physicochimie des Polymères et des Interfaces) a réussi à obtenir des variations importantes d'angles de contact avec des surfaces à base de matériaux hybrides associant une matrice inorganique de nanoparticules de d'oxyde de titane TiO2 avec des molécules organiques photoactives sous forme d'acides azoïques. Cependant, le temps de commutation reste trop élevé pour induire un déplacement continu d'une goutte. L'objectif principal de ces travaux est de synthétiser de nouvelles molécules photosensibles capables de revenir rapidement à l'état initial une fois l'irradiation lumineuse terminée. Pour ce faire, des azobenzènes push-pull présentant un état photo-stationnaire instable à température ambiante sont utilisés. De plus, pour faciliter le déplacement des gouttes tout en conservant une balance hydrophobe/hydrophile favorable, des matrices inorganiques macrostructurées sont utilisées. De nombreuses modifications structurelles sur l'azobenzène sont alors réalisées en faisant varier dans un premier temps la nature du groupement électro-accepteur en balayant une large gamme de forces d'électro-attraction (constante de Hammett) et de constantes d'hydrophobicité (p). L'influence de la position du groupement électro-accepteur sur le cycle phényle est également étudiée. Dans un second temps, le groupement électro-donneur est modifié afin de renforcer le caractère push-pull des azobenzènes les plus prometteurs. Enfin, la fonction acide servant de fonction d'ancrage entre l'azobenzène et la composante inorganique est étudiée en comparant l'acide carboxylique et l'acide phosphonique. Ces variations sont effectuées afin d identifier les différents phénomènes mis en jeu lors de la variation de la mouillabilité induite par irradiation lumineuse. Une vingtaine d'azobenzènes push-pull ont été synthétisés et caractérisés en solution (spectres UV-visible et cinétique). L'ancrage entre l'azobenzène et les nanoparticules de TiO2 via la fonction acide a également été caractérisée à l'état solide (FT-IR). Pour finir, les propriétés de mouillage des matériaux hybrides associés à ces azobenzènes ont été étudiées. Cette étude systématique a permis d'identifier les azobenzènes ayant des retours rapides en solution et dont les matériaux associés présentent d'importantes variations de mouillabilité photo-induites.

The purpose of this project is to propose a new concept of discrete microfluidics based on the use of light.In order to move a drop of water quickly thanks to light, a significant difference of contact angles between the hydrophile and the hydrophobic surfaces is required as well as a quick transition between those two states.Over the last few years, the LPPI (Laboratoire de Physicochimie des Polymères et des Interfaces) has managed to get significant variations of contact angles with surfaces based on hybrid materials combining an inorganic matrix of nanoparticles of TiO2 titanium oxide with photoactive organic molecules in the form of azoic acids.However, the commutation time remains two long to induce the continuous move of a drop. The main objective of this work is to synthesize new photosensitive molecules capable of reverting rapidly to the initial state once the light irradiation is over. In order to do so, we used push-pull azobenzenes presenting an initial instable photo-stationary state at ambient temperature.Moreover, to facilitate the movement of drops while preserving a favourable hydrophobic / hydrophile balance, we used macrostructured inorganic matrixes.Numerous structural alterations on azopenzene were then carried out, first by causing the nature of the electro-accepting group to vary by going over a wide range of electro-attraction forces (Hammett constant) and hydrophobicity constants (p). The influence of the position of the electro-accepting group was also studied.Secondly, the electro-accepting group was modified so as to strengthen the push-pull characteristic of the most promising azopenzenes.Finally, we studied the acid function acting as an anchoring function between the azobenzene and the studied inorganic component by comparing carboxylic acid with phosphonic acid. Those variations were made so as to identify the different phenomena that come into play during the wettability variation induced by light irradiation. About twenty push-pulled azobenzenes were synthesized and characterized in solution (UV-visible and kinetic spectrums). The anchoring between azobenzene and TiO2 nanoparticules via the acidic function was also characterized at the solid state (FT-IR). To finish, the wettability properties of the hybrid materials associated with those azopenzenes were studied.This systematic study has allowed to identify the azopenzenes with quick returns in solution and whose associated materials display significant photo-induced wettability variations.

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