Cet article explore en détail le concept de "mises en couches", en s'appuyant sur des définitions issues de la chimie physique et de domaines connexes. L'objectif est de fournir une compréhension claire et structurée de ce terme et des concepts qui lui sont associés.
Définition Fondamentale de "Couche"
Au sens le plus large, une couche (n.f.) est définie comme une faible épaisseur de matière à la surface ou au sein d'un film, d'un liquide ou d'un solide. Il est important de noter que, contrairement à un film, une couche n'a pas nécessairement des limites physiques bien déterminées.
Types de Couches
Couche Adsorbée
Une couche adsorbée est un ensemble d'entités moléculaires accumulées dans une région interfaciale et provenant des phases en contact. Ces couches peuvent être soit des monocouches, soit des multicouches.
Couche Interfaciale
La couche interfaciale est une couche non homogène de transition entre deux phases homogènes. L'épaisseur efficace de la couche interfaciale est la distance entre deux surfaces fictives décrivant les limites de cette couche.
Couche Monomoléculaire (Monocouche)
Une couche monomoléculaire, également appelée monocouche (n.f.), est une couche constituée d'une seule assise de molécules. Il est important de ne pas utiliser l'expression "film monomoléculaire" pour désigner une couche monomoléculaire.
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Double Couche
Une double couche est une couche qui peut être décrite comme deux sous-couches adjacentes dissemblables, mais interdépendantes. Un exemple typique est la double couche électrique.
Bicouche
Une bicouche (n.f.) est un film mince constitué de deux monocouches distinctes superposées.
Films et Concepts Associés
Le terme film (n.m.) désigne génériquement toute pellicule de matière solide ou liquide. Il est déconseillé d'utiliser le terme "film" pour désigner une couche d'adsorption.
Types de Films
- Film asymétrique : Tout film séparant deux phases différentes. Un film de mouillage est un exemple de film asymétrique.
- Film symétrique : Film séparant deux phases identiques. Un film d'émulsion ou un film de suspension sont des exemples de films symétriques.
- Film d'émulsion : Film liquide séparant deux gouttelettes d'une émulsion.
- Film de mousse : Film liquide séparant deux phases gazeuses ou deux bulles d'une mousse.
- Film de suspension : Film liquide séparant deux solides ou deux grains d'une suspension.
- Film de mouillage : Film liquide asymétrique formé par un liquide sur un support solide ou liquide et qui sépare le support d'une phase gazeuse.
- Film plan : Film limité par deux faces planes et parallèles.
- Film noir : Tout film liquide suffisamment mince pour apparaître noir par suite d'une très faible réflexion de la lumière visible. Il existe des films noirs de Newton et des films noirs ordinaires.
- Film noir de Newton : Film noir ultramince qui se distingue des films noirs ordinaires par l'absence de cœur liquide.
- Film noir ordinaire : Film noir d'épaisseur suffisante pour qu'il existe un cœur de liquide présentant un certain désordre moléculaire.
- Hétérofilm : Film constitué d'un empilement périodique ou non périodique de monocouches chimiquement différentes. Le terme "hétérocouche" est déconseillé dans cette acception.
- Homofilm : Film constitué de monocouches chimiquement identiques. Le terme "homocouche" est déconseillé dans cette acception.
- Film de Langmuir-Blodgett (film LB) : Tout film obtenu par la méthode de Langmuir-Blodgett ou par des méthodes dérivées.
Épaisseur des Films
- Épaisseur critique d'un film : Épaisseur d'un film liquide pour laquelle la probabilité de rupture spontanée est maximale.
- Épaisseur équivalente d'un film (épaisseur équivalente) : Épaisseur calculée d'une couche homogène fictive qui, pour une substance solide ou liquide donnée, aurait la même propriété que celle qui est effectivement mesurée pour un film ou une couche interfaciale.
Procédés et Techniques
- Méthode de Langmuir-Blodgett (méthode LB) : Méthode de préparation d'un film solide consistant à transférer une monocouche flottante sur un support solide par trempages répétés de celui-ci dans la sous-phase.
- Dépôt par étalement : Méthode de formation d'un film par dépôt d'une solution de la substance du film sur un support et évaporation du solvant. Cette expression convient aussi bien aux films solides qu'aux monocouches flottantes.
- Dépôt à la tournette : Méthode de formation d'un film mince par dépôt d'une solution de la substance du film sur un plateau qui tourne à vitesse élevée.
- Dépôt par trempage : Méthode de formation d'un film par immersion d'un support solide dans une solution ou une suspension de la substance du film, puis émersion et évaporation du solvant.
- Coétalement : Action de déposer ensemble et simultanément, à la surface d'un liquide, deux espèces chimiques, l'une amphiphile et l'autre non amphiphile.
Concepts Avancés
Autoassemblage Bidimensionnel
L'autoassemblage bidimensionnel est la réorganisation spontanée d'une monocouche composite en une monocouche recomposée.
Cristallite Bidimensionnelle
Une cristallite bidimensionnelle est une portion d'une monocouche dont l'ordonnancement est analogue à celui d'un cristal.
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Désaccord de Réseau
Le désaccord de réseau est la différence relative entre le pas du réseau du film cristallin formé par épitaxie et celui de la matrice cristalline sous-jacente.
Effet Marangoni
L'effet Marangoni est un phénomène dynamique au cours duquel un gradient de tension interfaciale provoque un mouvement des fluides adjacents et réciproquement.
Empreinte Moléculaire
Une empreinte moléculaire est un site de reconnaissance moléculaire créé à l'interface d'une monocouche de Langmuir-Blodgett par la présence antérieure d'une entité moléculaire structurante.
Épitaxie
L'épitaxie (n.f.) est le processus de croissance cristalline, couche par couche, l'organisation des entités moléculaires ou atomiques des couches étant déterminée par le réseau d'une matrice cristalline sous-jacente. On distingue l'hétéro-épitaxie et l'homo-épitaxie.
- Hétéro-épitaxie : Epitaxie dans laquelle la croissance du film cristallin s'effectue sur une matrice de nature chimique différente.
- Homo-épitaxie : Epitaxie dans laquelle le processus de croissance du film s'effectue sur une matrice de même nature chimique.
Lubrifiant Moléculaire
Un lubrifiant moléculaire est une espèce chimique incorporée temporairement dans une monocouche pour favoriser son homogénéisation ou son organisation moléculaire.
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Matrice Moléculaire Bidimensionnelle
Une matrice moléculaire bidimensionnelle est un arrangement spécifique des entités moléculaires d'une monocouche flottante ou de Langmuir-Blodgett devant servir de trame au cours de l'adsorption ou du dépôt ultérieurs d'entités moléculaires.
Dynamique des Films Liquides
- Affaissement d'une monocouche : Perte du caractère bidimensionnel d'une monocouche flottante sous l'effet d'une pression latérale excessive.
- Angle de contact : Angle dièdre formé par deux interfaces contiguës à leur intersection apparente.
- Bord de Plateau : Région de l'espace à la périphérie des films de mousse ou des films de mouillage, qui assure la continuité entre le film et la phase liquide génératrice.
- Démouillage : Processus spontané qui réduit l'aire de contact entre un solide et un film de mouillage. Ce terme désigne l'assèchement de la surface par rétraction du film, mais non par évaporation.
- Fossette : Dépression d'origine hydrodynamique à la périphérie d'un film liquide en cours d'amincissement.
- Ligne de contact : Ligne correspondant à l'intersection apparente de deux interfaces contiguës. Dans le cas d'un film liquide, la ligne de contact le sépare de son bord de Plateau.
- Longueur d'onde critique : Longueur d'onde de la déformation périodique d'un film liquide en mode péristaltique, pour laquelle la probabilité de rupture spontanée est maximale.
- Mode de flexion d'un film : Mode de couplage des ondulations simultanées des deux interfaces d'un film liquide, tel que son épaisseur reste constante.
- Mode péristaltique d'un film : Mode de couplage des ondulations simultanées des deux interfaces d'un film liquide, qui provoque des réductions locales de l'épaisseur du film, appelées aussi « pincements ».
Appareillage
- Cuve de Langmuir : Récipient à compartiment opératoire unique qui permet de former une monocouche d'une espèce, soluble ou insoluble, à la surface de l'eau et de la transférer sur un support solide.
- Cuve de préparation en continu (cuve continue) : Récipient à plusieurs compartiments qui sert à préparer en continu une monocouche flottante et à la transférer sur un support solide pour former un film de Langmuir-Blodgett.
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