Synthèse de nanoparticules de latex de polystyrène à patchs magnétiques

Abstract

Les particules à patchs magnétiques ont pris une importance toute particulière dans l’étude des assemblages vers de nouvelles structures colloïdales. L’état de l’art nous a montré que la majorité des systèmes synthétisés et étudiés concerne des particules à un seul patch magnétique limitant ainsi les possibilités de structures accessibles par assemblage. Notre objectif s’est donc centré sur l’obtention de nanoparticules sphériques de polystyrène (PS) porteuses de plusieurs nanoparticules superparamagnétiques à leur périphérie. La voie multi-étapes retenue a consisté à préparer par polymérisation en émulsion ensemencée des particules Janus magnétiques (MJPs) présentant un nodule de PS qui a ensuite été rendu « collant » dans un mélange de bon/mauvais solvant pour fusionner avec celui d’un nombre limité de particules similaires. Pour servir de patchs magnétiques d’environ 100 nm, nous avons préparé des supraparticules colloïdales de nanoparticules d’oxyde de fer superparamagnétiques par un procédé incluant des étapes d’évaporation d’une phase émulsifiée, de consolidation par la silice et de resserrement de la distribution de taille par purification. Les paramètres optimaux de la polymérisation en émulsion ensemencée (composition du mélange de tensioactifs, nature et taux de greffage de l’agent de couplage) et de l’assemblage (nature et fraction du bon solvant, concentration particulaire, température et durée d’incubation) ont été préalablement déterminés avec des nanoparticules-modèles de silice présentant un diamètre et un état de surface similaires. L’application de ces conditions aux MJPs s’est avérée plus compliquée que prévue notamment en raison de la faible quantité de supraparticules disponible et cela a notamment conduit à définir de nouvelles conditions de polymérisation en émulsion ensemencée. Finalement, des lots de nanoparticules de latex à deux ou trois patchs magnétiques ont été obtenus, mais nécessiteront des étapes de purification avant d’envisager des études d’assemblage sous champ magnétique.