Modification de surface contrôlée et modélisation par catalyse assistée par la lumière

 

Marek Majewski

Université Concordia

 

Domaine : matériaux

Programme : établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2019-2020

Les surfaces modifiées sont essentielles à une variété d'applications, et l'élaboration de nouvelles méthodes permettant de créer des motifs superficiels à l'aide de gradients chimiques constitue un objectif de longue date. Généralement, les gradients résultant des techniques classiques ne sont possibles que sur de grandes distances (régime centimétrique). Les surfaces monocouches à motifs fonctionnalisées au moyen de gradients à concentration chimique non linéaire complexe issus d'ensembles de groupes fonctionnels divers sur un éventail de régimes de longueur (du micron au centimètre, par exemple) sont très recherchées pour certaines applications.

Récemment, on a mis au point des méthodes assistées par la lumière afin de produire des surfaces fonctionnalisées avec des brosses en polymères. La photoexcitation d'un catalyseur et l'amorce d'un processus photorédox subséquent offrent un contrôle supérieur par rapport à une polymérisation chimique typique. Jusqu'à présent, les méthodologies assistées par la lumière existantes se limitent toutefois à une petite famille de photocatalyseurs au nombre de substrats réduit, tandis que le contrôle spatial s'exerce habituellement grâce à un filtre ou à un masque traditionnel. Nous concevrons de nouveaux matériaux photocatalytiques afin de favoriser la fonctionnalisation des surfaces. Différents régimes de surface seront fonctionnalisés en appliquant un masque numérique où chaque pixel projeté activera un photocatalyseur distinct dans un mélange. En complément de techniques existantes comme la lithographie par pointeur de faisceau, le contrôle spatial peut être exercé en projetant un motif de pixels prédéterminé sur la surface à travers le mélange réactionnel.

Le but ultime du projet est de produire des surfaces offrant une multifonctionnalité de précision au moyen d'un ensemble de nouveaux photocatalyseurs spécialement conçus. En choisissant soigneusement ces catalyseurs, les temps d'irradiation, la nature du masque de pixels « projeté » et les réactions catalysées, la fonctionnalisation des surfaces pourra s'effectuer à une échelle bien définie et contrôlée. Le projet ouvrira la voie à la création de surfaces hautement fonctionnelles pour une myriade d'applications (tant énergétiques que captatives) dans des conditions modérées et évolutives.