Physico-chimie des surfaces et des interfaces

Ce cours aborde les notions fondamentales concernant les propriétés physiques et chimiques des surfaces et d’interfaces, liquides ou solides. À partir d'une introduction unifiée des forces intermoléculaires, on présente une description physique de l'état liquide et de systèmes complexes où la matière est dans un état très divisé tels que les agrégats moléculaires, les molécules en solutions ou les particules en suspension. Ils se caractérisent par la création des rapports surface/volume extrêmement élevés. Le contrôle des propriétés physico-chimiques de ces interfaces est nécessaire, à des échelles submicrométriques voire moléculaires pour optimiser leurs procédés d’élaboration et leurs propriétés d’usage, dans des secteurs variés allant de la biotechnologie au génie civil. Ces concepts seront appliqués au comportement d'objets (synthétiques ou naturels) comme les tissus vivants, les cosmétiques, les peintures et des procédés tels que l'enduction, la détergence ou le ciblage thérapeutique.

I. Forces intermoléculaires et forces de surfaces – Les forces de polarisation et de van der Waals – Forces de solvatation – Couche double électrique (DLVO)

II. Interfaces solide/liquide – Énergie de surface et tension interfaciale : adhésion – Mouillage et capillarité – Films minces liquides

III. Phénomènes d'adsorption et modification de surfaces – Systèmes moléculaires auto-assemblés et film de Langmuir – Polymères aux interfaces

IV. Micelles, émulsions et mousses – Surfactants et systèmes micellaires – Stabilité colloïdale – Écoulements, structure moléculaires et leurs interactions