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Le LPMC en couverture de Soft Matter

L’article publié par Nathanaël Guigo et Nicolas Sbirrazzuoli du LPMC, en collaboration avec Sergey Vyazovkin (Department of Chemistry, University of Alabama, USA) est mis à l’honneur en illustrant la couverture du volume de Soft Matter !

Cet article décrit la première application de calorimétrie à balayage ultra-rapide (ultra-fast scanning calorimetry, UFSC) à l’étude du processus de gélification dans des solutions aqueuses de gélatine très concentrées (40% en masse). Il a été montré que la gélification qui se produit habituellement au refroidissement peut être supprimée pour des vitesses de refroidissement très rapides (≥ 500 K.s-1) faisant passer la solution dans l’état liquide métastable en surfusion. Le chauffage successif de la solution en surfusion révèle la présence d’un processus de gélification « atypique » qui se produit au chauffage et non pas au refroidissement. Ce phénomène est connu pour la cristallisation des polymères semi-cristallins, c’est la « cristallisation froide », mais n’avait jamais été observé pour la gélification. Il a été montré que ce phénomène de gélification atypique suit une dépendance en température positive (comportement Arrhénien), alors que le phénomène de gélification classique suit une dépendance négative vis-à-vis de la température (anti-Arrhénienne). Ce travail constitue de plus, la première application de l’analyse cinétique isoconversionnelle à la calorimétrie à balayage ultra-rapide (UFSC). L’analyse cinétique isoconversionelle a été appliquée pour comprendre la cinétique du processus de gélification atypique se produisant lors du chauffage et la comparer avec celle qui se produit au refroidissement. Bien que les gélifications atypique et classique se produisent sur des échelles de temps très différentes, elles possèdent une dynamique commune.

Description de l’image : Cette image représente une photo du capteur de la Flash DSC 1, instrument récemment développé par Mettler-Toledo, qui utilise les capteurs MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems). Un échantillon de gel a été déposé directement sur ce capteur qui sert à la fois de flux-mètre, de thermocouple et de dispositif de chauffage/refroidissement. Cet appareil actuellement unique en France, permet de mesurer les événements thermiques sur des échantillons de quelques nanogrammes seulement. Des mesures de flux de chaleur très précises peuvent être réalisées à des vitesses de refroidissement allant de 0,1 à 5000 K.s-1 et à des vitesses de chauffe allant de 0,1 à 40 000 K.s-1. Ceci ouvre de nombreuses perspectives nouvelles pour l’étude et la compréhension d’un grand nombre de réactions chimiques et de transitions physiques dans les domaines des macromolécules, gels, polymères, composites, verres et métaux. La nouvelle méthode d’analyse des données cinétiques, développée depuis plusieurs années en collaboration avec l’université d’Alabama (l’analyse isoconversionnelle non-linéaire), a permis de mieux comprendre la dynamique de la gélification classique et « atypique ».

La couverture et l’article sont accessibles ici.

Mots-clés

Fluides & Matériaux Complexes, Matériaux Éco-compatibles