LPPI

Structure et auto-organisation de polymères conducteurs en films ultraminces

Période: Janvier-Juillet 2021

Ce sujet de Master 2 a pour objectif l’élaboration et la caractérisation de films ultraminces de polymères conducteurs électroniques, les poly(3-alkylthiophenes) (P3AT). Les P3AT régio-réguliers sont des polymères conducteurs rigides largement utilisés dans l’élaboration de différents dispositifs tels que les transistors à effet de champ ou les cellules photovoltaïques, ou encore comme revêtements de surface pour moduler le mouillage ou pour des applications en biologie en raison de leur biocompatibilité [1, 2, 3, 4].

Contact:

Alae El Haitami: alae.el-haitami @ cyu.fr

Documents à transmettre:

CV, relevé de note de M1, lettre de motivation

Profil du candidat:

Master en physique et/ou chimie. Une formation ou expérience dans le domaine des matériaux polymère sera appréciée.

Encadrants:

Sophie CANTIN (LPPI, CY Cergy Paris Université) ; Philippe FONTAINE (Synchrotron Soleil) ; Alae EL HAITAMI  (LPPI, CY Cergy Paris Université)

Sujet:

Les performances des dispositifs dépendent fortement de l’arrangement du polymère. Les interactions p-p entre chaînes conduisent à la formation de films minces semi-cristallins à température ambiante au sein desquels le polymère a tendance à s’organiser sous forme de nanofibres. Néanmoins le degré d’organisation dépend fortement des conditions de mise en œuvre (méthode de dépôt, solvant, concentration…). Ainsi il est donc important d’utiliser des techniques d’élaboration des films permettant de contrôler l’organisation des chaines. La méthode de Langmuir peut ainsi fournir une voie alternative intéressante au dépôt par spin-coating ou drop-casting généralement utilisé pour l’élaboration de dispositifs. Elle repose sur la formation d’un film monomoléculaire à l’interface eau-air puis son transfert sur un substrat solide permettant ainsi d’obtenir des revêtements polymères.

            Le projet de stage est d’étudier les mécanismes d’auto-organisation de ces systèmes à l’interface eau-air puis en monocouches transférées sur substrat solide. L’ objectif sera d’étudier l’influence du moment dipolaire des chaînes pendantes et donc de leur caractère hydrophobe sur la structure de films de Langmuir de P3AT. Ainsi, des couches de Langmuir de P3AT de différentes longueurs de la chaîne latérale et différentes fonctionnalités à l’extrémité de cette chaîne (CH3, COOH, COOK) seront élaborées. Dans un premier temps, la caractérisation de ces films sera effectuée à l’interface eau-air par des mesures d’isothermes de compression et des observations à l’échelle mésoscopique par microscopie à l’angle de Brewster. La structure des films de Langmuir sera également analysée in situ sur la ligne SIRIUS du synchrotron Soleil par diffusion aux petits angles et diffraction des rayons X sous incidence rasante (GISAXS et GIWAXS) mais aussi par réflectivité spéculaire des rayons X. Dans un second temps, ces monocouches seront transférées sur substrat solide par la technique de LS classique ou inverse. Des analyses en microscopie à force atomique (AFM) de la topographie mais aussi des propriétés nano-mécaniques (adhésion, module d’Young) seront alors réalisées.

Références:

[1] X. Ji , A. El Haitami, F. Sorba, S. Rosset,  G. T.M. Nguyen, C. Plesse, F. Vidal , H. R. Shea, S. Cantin; Sensors Actuators B Chem 261, 135–143 (2018).

[2] S. Oh, M. Yang, J. Bouffard, S. Hong, S.-J. Park; ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 12865–12871 (2017).

[3] K. S. Ahn, H. Jo, J. B. Kim, I. Seo, H. H. Lee, D. R. Lee; ACS Appl. Mater. Interfaces 12, 1142–1150 (2020).

[4] V. V. Korolkov, A. Summerfield, A. Murphy, D. B. Amabilino, K. Watanabe, T. Taniguchi, P. H. Beton; Nature Com. 10, 1537 (2019).

 

«Structure et auto-organisation de polymères conducteurs en films ultraminces.pdf» (317.8 KB)

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