Microscopie à l'angle de Brewster : transitions de phases et défauts d'orientation dans des films monomoléculairess
Résumé
Microscopy at the Brewster angle is a new powerful technique for the study of monolayers at the free surface of water. Taking advantage of the reflectivity properties of an interface, it is sensitive to the thickness, density and anisotopy of the films. This technique was used to study the phase transitions that sometimes occur during the formation of films adsorbed at the surface of aqueous solutionsof amphiphiles. The number, nature and morphology of these phases depend on experimental conditions, including pH.We thus were able to follow the formation and evolution of structures in which the tilt of the molecules creates an observable optical anisotropy. The corresponding phases are "locked tilted mesophases", i.e.the molecular direction is fixed with respect to intermolecular directions. We observed several orientational defects morphologies, includind star structures, which were modeled by continuum elasticity theory developped for thin films of smectic liquid crystals. We also observed structures consisting of kinked defects lines, spirals or stripes of constant width. Layers of a polymer (PDMS) at the free surface of water were also studied. We observed a lateral separation into domains of different surface density, both in the monolayer and in multilayer regimes
La microscopie à l'angle de Brewster est une nouvelle et tres puissante technique d'étude des films monomoléculaires à la surface de l'eau. Son principe est basé sur les propriétés de réflectivité des interfaces. Elle est sensible à l'épaisseur, la densité et l'anisotropie optique des films. Cette technique a été appliquée à l'étude de couches adsorbées à la surface de solutions aqueuses d'acides gras (acides palmitiques et myristiques). Ces couches traversent pendant leur formation des transitions de phases. Le nombre, la nature et la morphologie de ces phases dépendent de nombreux paramètres dont le pH. Nous avons entre autres observé des phases optiquement anisotropes, contituées de molécules inclinées par rapport à la normale à la solution.Ces phases sont sans doute des mésophases "verrouillées", c'est à dire que la direction des molécules est fixée par rapport aux directions intermoléculaires. Elles présentent différents types de défauts d'orientation, dont des structures en étoile. L'existence de telles structures est expliquée par application d'un modèle d'élasticité continue développé pour l'étude des films minces de cristaux liquides smectiques. Des structures en zig-zag, en spirales et en bandes de largeur déterminée ont également été observées. Nous avons également étudié les couches d'un polymère (le PDMS) à la surface de l'eau. Nous y avons observé la séparation latérale en domaines de densités de surface différentes, à la fois dans le régime monocouche et le régime multicouches.