Comportement d'imogolites hybrides janus interne/externe à l'interface huile/eau. Un premier pas vers la nano-fluidique auto-assemblée?

Pierre Picot (1) , Olivier Taché (1) , Florent Mallogi (1) , T. Coradin (2) , Antoine Thill (1)

1 LIONS - Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramoléculaire
2 LCMCP - Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris

Les imogolites sont des nanotubes naturels d'aluminosilicate, découverts en 1962 par Aomine et Yoshinaga, dont le diamètre est de quelques nanomètres et dont la longueur peut aller jusqu'à plusieurs microns [1]. Ces nanotubes ont différentes fonctions chimiques sur leurs surfaces interne (SiOH) et externe (Al-OH-Al) qui peuvent être facilement et indépendamment fonctionnalisées [2]. En utilisant judicieusement leur forme (rapport d'aspect supérieur à 100) et leur chimie, il est possible de synthétiser deux nanotubes de type janus interne/externe symétriques: un avec une surface externe hydrophile et une cavité interne hydrophobe (imo-CH3) et l'autre avec une surface externe hydrophobe et une cavité interne hydrophile (OPA-imo). Le premier nanotube est synthétisé en utilisant un méthyltriéthoxysilane comme précurseur et le deuxième en greffant un acide phosphonique (ici un acide octadecylphosphonique) à l'extérieur du tube [3,4], Les OPA-imo s'adsorbent fortement à l'interface huile/eau et sont très efficaces pour stabiliser des émulsions eau dans l'huile de type Pickering, notamment grâce à l'interpénétration des chaines carbonées, selon un mécanisme de coalescence arrêtée [5]. L'évolution de la taille des gouttes de ces émulsions en fonction de la concentration en OPA-imo suggère une adsorption perpendiculaire à l'interface huile/eau. Les imo-CH3, quant à elles, peuvent stabiliser des émulsions huile dans eau de type Pickering. Le mécanisme est cette fois dû à une augmentation de la viscosité de la phase continue déclenchée par le remplissage des tubes par de l'huile. Ces nanotubes, ouverts aux extrémités, peuvent également extraire et piéger de petites molécules hydrophobes (figure). Les émulsions de type Pickering, stabilisées par l'adsorption perpendiculaire de ces nanotubes janus interne/externe, laissent entrevoir la possibilité de réaliser de la nano-fluidique auto-assemblée, notamment si deux gouttes sont reliées par un unique nanotube janus ou à travers un réseau de nanotubes connectés.

Domaines: Matériaux

Pierre Picot, Olivier Taché, Florent Mallogi, T. Coradin, Antoine Thill. Comportement d'imogolites hybrides janus interne/externe à l'interface huile/eau. Un premier pas vers la nano-fluidique auto-assemblée?. 14ème Colloque du groupe Français des Argiles (GFA 2016), May 2016, Poitiers, France. ⟨cea-02346346⟩