Series of effects induced by light on liquid interfcas : from photo-surfactant to photo-foams
Cascade d'effets induits par la lumière aux interfaces liquides : du photo-surfactant à la mousse
Résumé
A new system is described here, a photo-foam. A UV stimulus triggers a fast and localized destabilization of such a foam, still quite stable in ambient white light. This photo foam is made of a solution of a photo-surfactant synthesized in the lab. The hydrophobic tail containing an azobenzene group is able to change its conformation reversibly depending on the light stimulus (UV or blue). First the two isomers of the surfactant (cis and trans) are shown to have a very different affinity to the air-water interface. Second, this work establishes that the light stimulus generates a flux of desorption of the surfactant from the interface. This molecular flux triggers a series of effects at different scales of the foam : 1. At an air-water interface, light controls the adsorption of the surfactant so that surface tension can be finely tuned by the light intensity. 2. For a soap film, electrostatic interactions are modified in few seconds. Thus, the initial thickness of the film becomes instable and various objects are thus created. 3. When soap thick films are interconnected, Marangoni flows are developed and can prevent the drainage to occur. Their dynamics is directly determined by the molecular desorption flux, and controlled by light intensity. 4. The study of these different fluxes at different lengthscales brings a new perspective to understand the fast destabilization of the photo-foam, but also its local drainage retardation.
Nous proposons ici un nouveau système, une mousse stimulable par la lumière : un stimulus UV permet de déclencher une déstabilisation rapide et locale d'une mousse pourtant stable à la lumière ambiante. Cette mousse est constituée d'un tensio-actif photo-stimulable synthétisé au laboratoire. Sa queue hydrophobe, contenant un groupe azobenzène, change de conformation de façon réversible par application de stimulus UV et bleu. Tout d'abord, cette étude prouve que les deux formes isomères du tensio-actif (cis et trans) ont une affinité très différente pour l'interface eau-air. On démontre qu'alors le stimulus lumineux génère un flux de désorption de tensio-actifs à l'interface. Ce flux à l'échelle moléculaire se répercute ensuite à toutes les échelles de la mousse photo-stimulée : 1. Sur une interface eau-air, le stimulus modifie fortement l'adsorption du tensioactif. Ainsi la tension de surface peut être finement contrôlée par l'intensité lumineuse. 2. Sur un film de savon mince (épaisseur h<100nm), les interactions électrostatiques sont modifiées par le stimulus en quelques secondes. Ainsi l'épaisseur du film devient instable et apparaissent des objets que l'on caractérise. 3. Enfin, dans un réseau de quelques films de savon, des écoulements de Marangoni s'avèrent assez importants pour s'opposer au drainage des films. Leur dynamique est déterminée par les flux de désorption des tensio-actifs et contrôlée par l'intensité. 4. Finalement, la description des flux à ces différentes échelles permet de discuter de la déstabilisation rapide à l'échelle de la mousse, mais également de mieux comprendre le ralentissement local du drainage observé sous UV.
Domaines
Matériaux
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