Mousses Photoniques: Micro-bulles encapsulées par des coques de nanoparticules plasmoniques avec des propriétés rhéologiques et optiques contrôlées – PhoFo

Le projet de recherche multi-échelle et multidisciplinaire "PhoFo" a pour objectif de concevoir, créer et caractériser de nouveaux fluides (mousses liquides et dispersions de bulles) fonctionnels, formulés à partir de micro-bulles encapsulées par des coques de nanoparticules plasmoniques.
Les mousses et dispersions de micro-bulles sont largement utilisées dans l’industrie cosmétique, alimentaire, médicale, pharmaceutique ou encore pétrolière... en particulier pour leurs propriétés mécaniques et rhéologiques complexes.
Cependant, ces micro-bulles sont intrinsèquement instables et disparaissent rapidement, si une membrane résistante ne les protège pas. En outre, la compréhension et la maîtrise des propriétés d'écoulement des ces "matériaux mous" - dispersions de micro-bulles et mousses - restent aujourd'hui un véritable défi.
Aussi, nous proposons de développer une méthode robuste, simple, flexible et peu coûteuse (basée sur un procédé que nous avons récemment inventé au Laboratoire de Physique de l'ENS de Lyon) pour créer des interfaces nano-structurées afin de contrôler la mécanique, la rhéologie, ainsi que les propriétés optiques des microcapsules et leurs dispersions.
En combinant différentes techniques de microscopie couplées à des tests de nano / micro-mécaniques, nous étudierons la déformation jusqu'à la rupture des membranes encapsulantes, et ce à différentes échelles: depuis la nanostructure des particules, via l'échelle des microcapsules, jusqu'à l'échelle macroscopique de leurs dispersions.
L'objectif principal est de comprendre comment la nanostructure, la composition chimique et les propriétés de surface de la coque déterminent la stabilité, la résistance mécanique et les propriétés photoniques des capsules.
Par la suite, ces microcapsules seront formulées pour créer de nouveaux « matériaux photoniques mous » - fluides fonctionnels - ayant des propriétés mécaniques et optiques spécifiques.
Nous développerons donc des expériences modèles afin de répondre aux questions suivantes:
- Quels sont les critères physico-chimiques nécessaires pour créer des coques de nanoparticules robustes?
- Comment la nanostructure de la coque affecte la déformation des microcapsules, et finalement leur résistance à la rupture ?
- Comment cette nanostructure peut-elle être modifiée pour contrôler la libération de fluides encapsulés ?
- Comment une suspension de capsules se déforme et s'écoule dans des géométries confinées désordonnés - comme dans des capillaires ou une fracture?
- Comment peut-on modifier la nanostructure de la membrane pour contrôler les propriétés optiques des capsules et leurs dispersions et donc formuler des "matériaux photoniques mous"?