NEW ROUTES TO SURFACE NANOPATTERNS USING BLOCK COPOLYMERS

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Les polymères à l’état solide sont des matériaux fascinants et leurs propriétés permettent aussi bien des applications à grand volume, par exemple les textiles, que des applications à petites échelles, par exemple l’enrobage des médicaments. Parmi toutes les structures polymères proposées, les copolymères blocs, constituées d’une chaîne composée de deux segments de nature chimique différente, présentent des possibilités illimitées. Ces copolymères, préparés sous forme de films minces, d’une épaisseur inférieure à 100 nm, permettent de fabriquer les surfaces bien ordonnées requises pour des applications en nanotechnologie dans des domaines comme la nanoélectronique, la nanofluidique, les membranes poreuses et des dispositifs biologiques. Ce résultat est possible à cause de l’incompatibilité des deux blocs du copolymère qui donne lieu à une microséparation de phases. Dans ce programme de recherche, nous proposons de préparer des films minces de copolymères blocs par la méthode de trempage (« dip-coating »). Cette méthode est industriellement importante parce qu’elle est simple, économique et applicable à une variété de surfaces mais elle a été jusqu’ici négligée dans l’exploitation des copolymères blocs bien qu’elle permette de contrôler à la fois l’épaisseur du film, sa morphologie et sa composition. Qui plus est, sans traitement thermique (traitements qui sont habituellement requis pour des films préparés par la méthode plus conventionnelle de la tournette (« spin-coating »)), elle donne lieu à un ordre morphologique bien développé. Nous voulons d’abord établir les principes de base qui régissent la morphologie des films minces préparés par trempage. Pour ce faire, nous allons d’abord comparer les morphologies à l’équilibre obtenues par recuit en vapeur de solvant par rapport à celles obtenues en solution à diverses concentrations afin de révéler les conditions qui favorisent un équilibre rapide des patrons souhaités. Nous allons ensuite préparer des patrons qui présentent un ordre à longue distance en une seule étape en associant le trempage avec la lithographie conventionnelle. Nous allons par la suite générer des patrons spécifiques dans des systèmes photosensibles en illuminant avec de la lumière polarisée. Finalement, nous allons enrichir la palette de morphologies disponibles en utilisant des copolymères blocs dont un des blocs peut cristalliser et en contrôlant la cristallisation. Ces études mèneront à la préparation de films de morphologie bien contrôlée, sur de longues distances, par la méthode de trempage, qui serviront à des applications en nanotechnologie. Le besoin est grand pour des films polymères minces avec des topologies aux traits de plus en plus petits, un nombre minimum de défauts, préparés rapidement et économiquement en industrie. Notre approche, qui combine la méthode de trempage, l’approche supramoléculaire, un photocontrôle et un auto-assemblage à plusieurs niveaux, a le potentiel de conduire à ces structures en autant que nous comprenions bien les mécanismes d’agencement des blocs.