Effet du confinement sur la dynamique de sphères dures et d'ADN
Institution:
Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
We present a study about the mobility of confined particles in model systems :in a soap film (liquid confinement) or in a liquid film between two glass plates (solid confinement). By fluorescence video microscopy with image analysis, we measure the diffusion coefficient, the electrophoretic mobility and the conformation of confined polymer chains. The first part of this work is about preliminary experiments on the stability of soap film, by the formation of stratifications, with fluorinated betaine as surfactant. About the diffusion, we determine that the theoretical study of Faxen about diffusion of hard spheres between solid walls, is also applicable to soft spheres (DNA molecules) or for liquid confinement. But when the thickness of confinement is lower than the size of the objects, the diffusion of hard spheres is greatly influenced by the surface viscosity of the film. About the solid confinement, only the DNA molecules can diffuse (flatten by the two walls), and we have observed a surprising increase of the diffusion coefficient with the decreasing of the thickness, contrary to the classical prediction of blobs theory. An analysis of the convection in the sample shows a correlation between the diffusion coefficient and the convection. That seams to by analogous to the electrical field biased reptation of DNA confined in a gel. Finally, we present a study of the electrophoretic mobility under solid confinement. Thi system is a good medium to separate long DNA without gel. We have established a theoretical prediction by the equilibrium of the forces that act on the molecules, to explain the separation of DNA by this system.
Abstract FR:
Nous présentons une étude du transport de particules confinées dans des systèmes modèles : dans un film de savon (confinement liquide) ou dans un film liquide confiné entre deux parois de verre (confinement solide). Par vidéo microscopie de fluorescence couplée à un système d'analyse d'image, nous avons mesuré le coefficient de diffusion, la mobilité électrophorétique et la conformation des chaînes confinées. La première partie de ce travail porte sur des expériences préliminaires de stabilité des films de savon par la formation de stratification, en utilisant la bétaine fluorée comme tensioactif. Concernant la diffusion, nous avons démontré que la loi de Faxen, qui modélise la mobilité de sphères dures en confinement solide, était aussi applicable pour des sphères molles (molécules d'ADN) et pour un confinement liquide. Mais, lorsque l'épaisseur de confinement est plus petite que la taille des particules, la diffusion de sphère dure dans un film de savon est fortement influencée par la viscosité de surface du film. Dans le cas d'un confinement solide, seules les sphères molles d'ADN, écrasées entre les parois, peuvent encore diffuser. Nous avons alors observé une surprenante augmentation de la diffusion lorsque l'on diminue l'épaisseur, contrairement aux prédictions classiques de théorie de blobs. Une analyse de la convection régnant dans l'échantillon montre la corrélation de la diffusion avec la convection. Ceci pourrait être rapproché de la reptation biaisée par un champ électrique, de molécules d'ADN dans un gel. Enfin, nous présentons une étude de la mobilité électrophorétique en confinement solide. Ce système s'avère être un moyen prometteur de séparation (sans gel), et ce pour des molécules de taille très importante (bien supérieure à 50 kpb). Nous avons établi une prédiction théorique à partir de l'équilibre des forces agissant sur les molécules pour expliquer le pouvoir séparateur de ce milieu.