Etude des matériaux à l'échelle nanométrique sous CO2 en utilisant le rayonnement synchrotron

Synchrotron Nano-scale X-ray studies of Materials in CO2 environment

• Auteur / Autrice : Elvia Anabela Chavez Panduro
• Direction : Alain Gibaud, Oleg Konovalov
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des matériaux
• Date : Soutenance le 26/09/2014
• Etablissement(s) : Le Mans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans ; 2008-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des molécules et des matériaux du Mans / IMMM
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Gibaud, Oleg Konovalov

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayons X -- Diffusion centrale

Rayonnement synchrotron

Dioxyde de carbone

Fluides supercritiques

Nanoparticules

Mots clés libres

Couche mince

CaCO3

Polystyrène

Silice mésoporeuse

Synchrotron

GISAXS

SAXS

XRR

X-ray

Résumé

Le travail qui est présenté dans ce manuscrit est le résultat d'une série d'expériences qui ont été effectuées à la fois à l'Université du Maine (IMMM Le Mans) et aux lignes de lumière lD10 et lD02 de l'ESRF (Grenoble) où j'ai passé la moitié de mon temps. Le projet que j'ai travaillé pendant trois ans a été principalement orienté sur l'étude des nanomatériaux qui ont été exposés au CO2 supercritique en utilisant de diffusion des rayons X. Par conséquent une partie de ce travail a été consacrée à la description des propriétés de ce fluide supercritique et comment il interagit avec des matériaux tels que les polymères par exemple. Les matériaux analysés ont été le polystyrène sous forme de film et des ilots, ensuite des matériaux meso-structures avec des tensioactifs fluorés et finalement le carbonate de calcium. Due à la taille nanométrique de tous ces matériaux, les techniques de rayons X qui ont été largement utilisés dans ce travail étaient Small angle X-ray scattering (SAXS), Grazing Small angle X-ray scattering ( (GISAXS) et X-ray reflectivity (XRR).

The work that is presented in this manuscript is the result of a series of experiments that were performed both at the Université du Maine (IMMM Le Mans) and at the ID10 and ID02 beam lines of the ESRF (Grenoble) where I have equally spent half of my time. The project I have been working on for three years was mostly oriented on the study by means of X-ray scattering probes of nanomaterials that were exposed to supercritical CO2. As a result another part of this work will be also dedicated to describing the properties of this supercritical fluid and how it interacts with materials such as polymers for instance. The analyzed materials were thin film and small island of polystyrene, then materials mesostructures using fluoro-surfactants and finally calcium carbonate. Due to the nanoscale of these materials, the X-ray probes that were extensively used in this work were Small Angle X-ray scattering (SAXS), Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering (GISAXS) and X-ray Reflectivity (XRR).