Synthèse et analyse de microcapsules de silice mésoporeuse polaires par microfluidique engouttes et optofluidique

La silice mésoporeuse constitue une classe particulière de matériaux nanostructurés, dotée d'architectures de pores hautement ordonnées et de dimensions nanométriques ajustables, offrant un large potentiel d'applications dans les domaines de la catalyse, de la délivrance de médicaments, du stockage des gaz, de la dépollution environnementale et de la photonique.Ce travail de doctorat développe une approche microfluidique basée sur des microgouttes pour synthétiser des microgouttes et microcapsules sphériques de silice mésoporeuse présentant une porosité hiérarchique et des propriétés anisotropes contrôlées. En optimisant les concentrations du sol précurseur de silice et du tensioactif stabilisant, nous obtenons des structures hautement monodisperses dont la morphologie et le comportement optique sont gouvernés par l'hydrodynamique microfluidique.Un résultat clé est l'apparition d'interfaces biomimétiques analogues aux membranes lipidiques noires (Black Lipid Membrane, BLM) aux premiers stades de la condensation de la silice, résultant d'une formation asymétrique de la coque et d'une réorganisation interfaciale lors de la génération des gouttes et de l'évaporation du solvant. Nous proposons un modèle mécanistique fondé sur les gradients de tension interfaciale, la pression de Laplace et la redistribution dynamique des tensioactifs et des précurseurs de silice pour expliquer ce phénomène.Des études interfaciales utilisant le colorant Rhodamine B (RhB) comme sonde interfaciale révèlent une adsorption préférentielle et une orientation moléculaire à l'interface des gouttes, induites par l'effet de tip-streaming, comme le démontrent les mesures de fluorescence induite par laser (LIF) résolues en polarisation et en temps, montrant des modulations périodiques et des réponses à double pic. Les caractérisations optiques mettent également en évidence des résonances de type whispering gallery mode (WGM), confirmant la capacité des microcapsules à fonctionner comme résonateurs optiques et capteurs d'indice de réfraction.Cette étude intégrée de la synthèse, de l'auto-assemblage interfacial et de la caractérisation optique établit une plateforme microfluidique polyvalente pour l'ingénierie de structures anisotropes fonctionnelles en silice mésoporeuse, ouvrant de nouvelles perspectives en photonique, en détection et dans la conception de matériaux souples.