M4 à auto-assemblage (Self-Assembly)

Topique

Le potentiel de van der Waals, toujours attractif entre deux particules de cette suspension colloïdale, et le potentiel électrostatique, répulsif entre ces mêmes particules lorsqu'elles possèdent la même charge de surface, s'additionnent, selon la théorie DLVO, pour former le potentiel DLVO total qui régit l'interaction nette entre elles à chaque distance de séparation. Si le potentiel attractif de van der Waals domine le potentiel électrostatique répulsif à une distance de séparation donnée, le potentiel DLVO total à cette même distance est globalement attractif ; inversement, si le potentiel électrostatique répulsif domine, le potentiel DLVO total à cette distance est globalement répulsif.

La portée de ce potentiel électrostatique répulsif, c'est-à-dire la distance jusqu'à laquelle il reste significatif avant de s'atténuer, est déterminée par la longueur de Debye. Cette longueur de Debye mesure l'étendue, dans la solution environnante, du blindage ionique exercé par les ions dissous dans la solution sur la charge de surface de chaque particule. Plus ces ions sont concentrés, plus la portée effective de ce potentiel électrostatique répulsif est courte. Une concentration plus élevée d'ions dissous dans la solution entraîne une diminution de la longueur de Debye et, par conséquent, une réduction de la portée de ce potentiel électrostatique répulsif.

Ainsi, ce modèle, avec son potentiel DLVO total et sa longueur de Debye, constitue le cadre théorique sur lequel repose un autre modèle de cet ensemble. Ce second modèle décrit la perte de stabilité colloïdale de la même suspension lorsque le potentiel DLVO net n'est plus suffisamment répulsif. Inversement, lorsque ce potentiel DLVO net reste répulsif à l'approche des particules, mais devient légèrement attractif à plus grande distance, ces mêmes particules peuvent s'organiser spontanément en super-réseaux ordonnés, au lieu de s'agréger de manière irréversible ou de rester dispersées de façon totalement aléatoire. Le fait que ce même potentiel électrostatique répulsif, dont dépend l'équilibre du potentiel DLVO net, puisse être délibérément modifié en fonctionnalisant la surface de ces particules, selon un modèle différent de cet ensemble, signifie que cette fonctionnalisation de surface est, en pratique, le moyen de contrôler si ces particules finissent par s'organiser en ces super-réseaux ordonnés, s'agrégeant inévitablement, ou si elles restent stables et dispersées.

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