thesis

Interactions électrostatiques entre colloïdes non uniformément chargés

Defense date:

Jan. 1, 2009

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Institution:

Montpellier 2

Disciplines:

Materials science and engineering

Authors:

Directors:

Abstract EN:

We investigated interactions between charged colloids with a non uniform charge distribution. We used a neutral and well known system, on which we added cationic surfactants to vary the charge distribution. Thus, charge distribution change with the mean doping rate, the surfactant valency and the polar head structure. We underlined repulsive interactions between colloids by rays scattering and we noticed the charge distribution impact: the more the charges are discrete, the less particles repel each other. By taking account of counter ions condensation, we showed that the interaction potential between non-uniformly charged colloids was the same as the classical interaction potential between charged colloids. Nevertheless, an extra screening has to be introduced. It is determined by the distance between surface charges and by ionic surfactant structure. The relaxation of scattering intensity fluctuations was studied by dynamic light scattering. Two diffusive relaxation modes were underlined. A third mode appeared and it is connected with the rate of surfactant exchange between colloidal particles. We showed that relative amplitudes of the two diffusive modes were connected with the variation of doping rate between droplets (charge polydispersity) and the interactions intensity. Thus, the contribution of the self diffusion mode is all the more important as charge polydispersity is high and repulsive interactions are strong

Abstract FR:

Nous avons étudié les interactions entre colloïdes chargés dont la distribution de charge n'est pas uniforme. Pour faire varier la distribution de charge, nous avons utilisé un système neutre bien connu que nous avons dopé progressivement par des tensioactifs cationiques. Ainsi, la distribution de charge a pu être modulée en jouant sur le taux de dopage moyen, la valence des tensioactifs et la structure de leur tête polaire. Nous avons mis en évidence les interactions répulsives entre ces colloïdes par diffusion de rayonnement et constaté l'influence de la distribution de charges : plus le caractère discret des charges est marqué, moins les particules se repoussent. En tenant compte de la condensation des contre ions, nous avons montré que le potentiel d'interaction entre colloïdes non uniformément chargés était de la même forme que celui qui décrit classiquement les interactions entre colloïdes chargés. Cependant, un écrantage supplémentaire doit être introduit. Il est déterminé par la distance entre charges à la surface des colloïdes et par la structure des tensioactifs utilisés comme dopants. La relaxation des fluctuations d'intensité diffusée a été étudiée par diffusion dynamique de la lumière. Deux modes diffusifs de relaxation ont été mis en évidence ainsi qu'un troisième mode lié à la vitesse d'échange des dopants entre les particules colloïdales. Nous avons montré que les amplitudes relatives des deux modes diffusifs étaient directement reliées à la variation du taux de dopage d'une goutte à l'autre (polydispersité en charge) et à l'intensité des interactions. Ainsi, la contribution du mode d'auto-diffusion est d'autant plus importante que la polydispersité en charge est élevée et que les interactions répulsives sont fortes.