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Events

CEA-Saclay - LLB - Bât 563 p15 (Grande Salle) CEA-Saclay

Altermagnetism refers to the recent discovery of spin-split band structures that are anisotropic in momentum space in certain collinear compensated magnets. They have attracted much attention especially among people working on spintronics as they have the potential to provide a robust platform for antiferromagnetic spintronics. In this talk I will explain how altermagnetism arises as a direct consequence of symmetry and describe the order parameters and certain experimentally accessible features. 

imgFormation Annuelle à la Neutronique (FAN) à l'ILL à Grenoble, 25-27 Juin 2024

Les FANs sont une formation pratique, organisée par la 2FDN en collaboration avec l’ILL destinée à l’usage des chercheurs désireux de s’initier ou de se familiariser aux techniques expérimentales utilisées en diffusion des neutrons par la matière condensée. La formation débutera par une introduction générale à la neutronique. Elle sera suivie de cours théoriques dans la discipline choisie puis d’une journée et demi de formation pratique : travaux pratiques et analyses de données. Deux parcours sont proposés : matière dure et magnétisme d’une part, matière molle et biologie d’autre part. Une liste de travaux pratiques sera proposée sur les techniques suivantes : diffraction sur poudre et sur monocristal, diffusion des neutrons aux petits angles (DNPA), diffusion inélastique des neutrons sur spectromètres à temps de vol (TdV) et trois-axes (TAS). Les participants seront répartis dans les différents groupes en fonction de leurs choix prioritaires et des places disponibles.

Informations pratiques, inscription et programme : https://2fdn.cnrs.fr/formation/formation-annuelle-a-la-neutronique-2024/ 

Dates importantes :

  • Clôture des inscriptions : 15 mai 2024
  • Notification de l’acceptation ou non des demandes de participation : 30 Mai 2024
  • Début des FANs : Mardi 25 juin 8h00 à l’ILL à Grenoble
  • Fin des FANs : jeudi 27 juin à 12h30 (déjeuner sur place possible)

Séminaire en ligne

16 mai,13-14h

Matériaux et Batterie 

Orateur : Virginie Viallet, LRCS, Amiens
 

Orateur : Philippe MOREAU, IMN, Nantes

Modérateur : Sylvie Lartigue

Sujet: Webinaire-Matériaux

Heure: 16 mai 2024 12:30 PM Paris

Rejoindre Zoom Réunion

https://u-paris.zoom.us/j/84016399114?pwd=SmtCYkRtY1RnQ1YvRE5iTmw3Vzhvdz09

ID de réunion: 840 1639 9114

Code secret: 303556

 

Lien vers la 2FDN
Lien vers la SFN

Bombannes

16th Bombannes Summer School on "Scattering Methods Applied to Soft Condensed Matter".
This event will be held from 4th to 11th of June 2024 at the vacation centre "Les Bruyères" in Bombannes/Carcans-Maubuisson, Gironde, France. Further information on the school together with on-line pre-registration can be found on our website under

Please note that due to high overload, pre-registration on the above website before 23rd of February 2024 is mandatory. Decisions on participation will be announced in April 2024. Final registration for selected students will take place in spring 2024.
In case you have questions, please email me or bombannes@ill.fr

On behalf of the Organizing Committee,
Julian Oberdisse?
(with P. Lindner, O. Glatter, J.S. Pedersen, R. Zorn, G. Fragneto, and S. Egelhaaf;

_______________________________________________________________
Julian Oberdisse
Directeur de recherche au CNRS
Equipe Matière Molle - Soft Matter Group
Laboratoire Charles Coulomb UMR 5221 CNRS-UM cc 26                     
Université de Montpellier   
F-34095 Montpellier Cedex 05? France
Julian.Oberdisse@umontpellier.fr
Tel: (33) 4 67 14 35 23
___________________________________________________________ 

News

Suite la visite ESS pour les journalistes organise par le CEA, vous trouverez ci-dessous les retombes de cette visite dans la presse grand public. 2024-04-30-ESS-Icone-Le-monde.pdf (295 Ko) 2024-04-30-LePoint-ESS-Icone.pdf (135 Ko) AFP_2024-04-30_AFP-ESS-EnSuedeUneInstallationEuropeenneDePointePourSonderLaMatiere.pdf (34 Ko) AFP_2024-04-30-AFP-Icone-LesScientifiquesFrancaisEnAttenteuneSourceDeNeutronsInnovante.pdf (29 Ko)
the VITESS software package for the simulation of neutron scattering instruments and virtual neutron experiments is now hosted by Forschungszentrum Jlich (FZJ) in Germany. The program has been greatly revised and offers several new general features (e.g. instrument and trajectory visualization for all modules, input and output of events in all common formats, updated reflectivity curves if only the m-value is given), 2 new modules (screen, filter2D), and several improved modules (e.g. option for CANS sources in 'source', curved diverging/converging in 'guide'). For a complete list, read the release note. An internal version 3.5 was used for thorough tests of the developments of the program. Now, the version 3.6 has been released and can be downloaded from the current VITESS website at FZJ:https://iffgit.fz-juelich.de/vitess/vitess/-/releases We hope that you will download and use it. Any feedback is welcome; it can be sent to 'vitess@fz-juelich.de'. In the future, we will release new versions more often. We are currently working on VITESS 3.7 and on a version 4 with a new user interface, instruments stored in yaml format and largely improved options for usage as digital twins. With kind regards, the VITESS team
Avec la dessinatrice Aurlie Bordenave, nos collgues Isabelle Mirebeau, Jos Teixeira et Claudia Decorse viennent de sortir une nouvelle BD. Que savez-vous de l’eau ? Connaissez-vous ses proprits extraordinaires ? Ce livre sous forme de BD vous propose de les dcouvrir. Grce un rcit mlant fiction et voyage dans l’espace et le temps, partez la rencontre des savants du pass et pntrez dans le nanomonde afin de comprendre diffrentes chelles la physique et la chimie de l’eau. Sophie, une jeune bachelire et son chat Souris, rapetisss une taille molculaire, parcourent un cycle de l’eau la suite de la molcule d’eau primordiale, premire apparue sur Terre. Leur objectif est de russir des dfis pour pouvoir boire la molcule qui fera d’eux des savants. En suivant ces deux personnages, le lecteur s’interroge avec eux : comment l’eau s’vapore-t-elle ? En quoi consiste un nuage ? Comment la sve monte-t-elle dans un arbre ? Pourquoi un glaon flotte-t-il sur l’eau ? etc. Connatre sa structure microscopique permet de comprendre les proprits qui rendent l’eau unique. Cette BD comporte plusieurs niveaux de lecture. La science aborde dans l’histoire s’adresse des jeunes, collgiens ou lycens et leurs parents et enseignants. Pour les plus motivs, des explications sous forme de Mgabulles traitent des points prcis. En complment, le glossaire s’adresse plutt un public adulte, curieux de science. Cette BD est labellise anne de la physique. Cette BD est disponible chez EDP. Retrouvez les autres BD crites en partenariat avec le LLB ici. BDenQuete-eau_extrait.pdf (1.7 Mo)
Formation Annuelle la Neutronique (FAN) l'ILL Grenoble, 25-27Juin 2024 Les FANs sont une formation pratique, organise par la 2FDN en collaboration avec l’ILL destine l’usage des chercheurs dsireux de s’initier ou de se familiariser aux techniques exprimentales utilises en diffusion des neutrons par la matire condense. La formation dbutera par une introduction gnrale la neutronique. Elle sera suivie de cours thoriques dans la discipline choisie puis d’une journe et demi de formation pratique : travaux pratiques et analyses de donnes. Deux parcours sont proposs : matire dure et magntisme d’une part, matire molle et biologie d’autre part. Une liste de travaux pratiques sera propose sur les techniques suivantes : diffraction sur poudre et sur monocristal, diffusion des neutrons aux petits angles (DNPA), diffusion inlastique des neutrons sur spectromtres temps de vol (TdV) et trois-axes (TAS). Les participants seront rpartis dans les diffrents groupes en fonction de leurs choix prioritaires et des places disponibles. Informations pratiques, inscription et programme :https://2fdn.cnrs.fr/formation/formation-annuelle-a-la-neutronique-2024/ Dates importantes: Clture des inscriptions: 15mai2024 Notification de l’acceptation ou non des demandes de participation: 30Mai 2024 Dbut des FANs: Mardi25juin8h00 l’ILL Grenoble Fin des FANs: jeudi 27juin 12h30 (djeuner sur place possible)

Highlights

Salah Bouazizi, Salah Nasr & Marie-Claire Bellissent-Funel In this study, we investigate some structural and dynamical properties of aqueous KCl solutions at different temperatures and concentrations. We study a 1.6 mol·kg–1 aqueous KCl solution at five temperatures and five concentrations at ambient conditions only. Molecular dynamics simulations with the flexible SPC water model were conducted to characterize all partial pair correlation functions, the velocities auto-correlation ones, and the dielectric constants. The analysis of the water pair correlation functions shows a disruption of the H-bond network and a decrease of the oxygen-hydrogen coordination number as temperature or salt concentration increases. The increase of each parameter favors the exchange of molecules between the first and the second hydration shells. Ions pair correlation functions show principally that the fraction of K+-Cl− contact ion pairs increases and that of separated ion pairs decreases with increasing temperature or concentration. For all particles, the values of the calculated self-diffusion coefficients rise with temperature and fall with salt concentration. The self-diffusion coefficients of K+ and Cl− tend to towards each other at high concentration. Temperature or salt concentration causes a drop in the dielectric constant. For all studied temperatures or salt concentrations, the calculated ratio of the orientational correlation times τ1/τ2 for the OH vector indicates that the motion of water molecules can be accounted for by an angular jumps model. https://doi.org/10.1007/s10953-024-01366-8

The peak of potassium–oxygen pair correlation functions of aqueous KCl solutions at different temperatures

Nina Královič-Kanjaková, Ali Asi Shirazi, Lukáš Hubčík, Mária Klacsová, Atoosa Keshavarzi, Juan Carlos Martínez, Sophie Combet, José Teixeira, and Daniela Uhríková The use of an exogenous pulmonary surfactant (EPS) to deliver other relevant drugs to the lungs is a promising strategy for combined therapy. We evaluated the interaction of polymyxin B (PxB) with a clinically used EPS, the poractant alfa Curosurf (PSUR). The effect of PxB on the protein-free model system (MS) composed of four phospholipids (diC16:0PC/16:0–18:1PC/16:0–18:2PC/16:0–18:1PG) was examined in parallel to distinguish the specificity of the composition of PSUR. We used several experimental techniques (differential scanning calorimetry, small- and wide-angle X-ray scattering, small-angle neutron scattering, fluorescence spectroscopy, and electrophoretic light scattering) to characterize the binding of PxB to both EPS. Electrostatic interactions PxB–EPS are dominant. The results obtained support the concept of cationic PxB molecules lying on the surface of the PSUR bilayer, strengthening the multilamellar structure of PSUR as derived from SAXS and SANS. A protein-free MS mimics a natural EPS well but was found to be less resistant to penetration of PxB into the lipid bilayer. PxB does not affect the gel-to-fluid phase transition temperature, Tm, of PSUR, while Tm increased by ∼+ 2 °C in MS. The decrease of the thickness of the lipid bilayer (dL) of PSUR upon PxB binding is negligible. The hydrophobic tail of the PxB molecule does not penetrate the bilayer as derived from SANS data analysis and changes in lateral pressure monitored by excimer fluorescence at two depths of the hydrophobic region of the bilayer. Changes in dL of protein-free MS show a biphasic dependence on the adsorbed amount of PxB with a minimum close to the point of electroneutrality of the mixture. Our results do not discourage the concept of a combined treatment with PxB-enriched Curosurf. However, the amount of PxB must be carefully assessed (less than 5 wt % relative to the mass of the surfactant) to avoid inversion of the surface charge of the membrane https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.3c03746

Shematic view of interaction of polymyxinB (PxB) with the poractant alfa Curosurf (PSUR)

Universality of q=1/2 orbital magnetism in the pseudogap phase of the high-Tc superconductor YBa2Cu3O6+x Dalila Bounoua, Yvan Sidis, Martin Boehm, Paul Steffens, Toshinao Loew, Lin Shan Guo, Jun Qian, Xin Yao, and Philippe Bourges, Phys. Rev. B 108 (2023) 214408. Several decades of debate have centered around the nature of the enigmatic pseudogap state in high-temperature superconducting copper oxides. Recently, we reported polarized neutron diffraction measurements that suggested the existence of a magnetic texture bound to the pseudogap phase [Bounoua et al. Commun. Phys. 5, 268 (2022)]. Such a magnetic texture is likely to involve the spontaneous appearance of loop currents within the CuO2 unit cells, which give birth to complex correlated patterns. In the underdoped YBa2Cu3O6.6, the magnetic structure factor of such an orbital magnetic texture gives rise to two distinct magnetic responses at q=0 and q=1/2. As this pattern alters the lattice translation invariance, such a state of matter could contribute to an instability of the Fermi surface. Here, we report polarized neutron scattering measurements on a nearly optimally doped high-quality single crystal of YBa2Cu3O6.9 that exhibits the same q=1/2 magnetism and a weakly overdoped YBa2Cu3O7 sample where this signal is no longer sizable. The in-plane and out-of-plane magnetic neutron scattering intensities in YBa2Cu3O6.9 (at q=1/2) and YBa2Cu3O6.85 (at q=0), reported previously, display the same temperature-dependent hallmarks. The magnitudes of both q=0 and q=1/2 magnetic signals further exhibit the same trends upon doping in YBa2Cu3O6+x, confirming that they are likely intertwined. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.214408

Coaligned detwinned single crystals of YBCO7 used for the polarized neutron study

Explorer la matière nécessite des faisceaux sondes de lumière (photons lasers, rayons X…), de neutrons, d'électrons, voire d'atomes, de molécules ou d'ions. Chaque type de faisceau interagit de façon très spécifique avec la matière : les rayons X sont fortement diffusés par les éléments lourds, tandis que les neutrons présentent le grand avantage d'être fortement diffusés par les éléments légers et sensibles au magnétisme. Les faisceaux de neutrons sont ainsi devenus un outil analytique important des scientifiques dans les domaines aussi divers que la physique et la chimie de la matière condensée, la science des matériaux et de la matière molle, les sciences de la vie ou encore la géoscience. Ils sont aussi utilisés comme sonde dans de nombreux domaines industriels, l’identification de matériaux, la radiographie, la validation de résistance aux rayonnements, la qualification d’assemblages métallurgiques…  

Les techniques de diffusion neutronique permettent de sonder à des échelles extrêmement larges, de taille, jusqu’à des dimensions sub-atomiques, et d’énergies, jusqu’au nano electron-volt (voir Figure).   Les larges échelles de taille et de temps couvertes par les études par des faisceaux de neutrons.   Cependant, les sources de neutrons sont peu lumineuses. Lorsque des flux importants de neutrons sont nécessaires, il faut actuellement recourir à des infrastructures de grandes tailles tels que des réacteurs de recherche ou des sources à spallation. Ces installations produisent de très grandes quantités de neutrons (jusqu’à 1018 neutrons par seconde) dont seule une fraction infinitésimale est effectivement utilisée pour générer les faisceaux utiles. Cela est lié au fait que les neutrons sont produits au sein du combustible ou de la cible dans des volumes importants et émis dans des directions aléatoires.

Depuis quelques années, plusieurs instituts dont l’IRAMIS, modélisent les performances ultimes d’une source de neutrons dont on pourrait réduire la taille à un volume de l’ordre de 1 litre (partie cible + modérateur). Ce volume est à comparer à un volume typique de l’ordre du mètre cube dans un réacteur de recherche. La réduction du volume source permettrait de largement augmenter la brillance des sources de neutrons. Les modélisations numériques de ces sources compactes pointent vers des performances potentielles équivalentes à celle d’un réacteur de recherche ou d’une source à spallation de puissance moyenne. Ces travaux permettent d’envisager la construction d’une 3ème génération de sources de neutrons (après les réacteurs de recherche dans les années 1950 et les sources à spallation dans les années 1970), que l'on dénomme "HiCANS", pour "High-Current Accelerator – driven Neutrons Sources". Ces sources utiliseraient les développements récents dans le domaine des accélérateurs de protons à basse énergie (quelques dizaines de MeV) qui peuvent maintenant opérer à des courants de protons de l’ordre de 100 m. Par diffusion sur une cible, ces protons sont partiellement convertis en neutrons, qui sont ensuite modérés en énergie (i.e. leur longueur d'onde) selon l'expérience souhaitée. A ces avancées s'ajoutent d'autres développements sur la meilleure compréhension des phénomènes de modération des neutrons et les nouvelles techniques d’instrumentation neutronique qui maximisent l’utilisation des neutrons.

Exemple d’une installation de diffusion neutronique de type HiCANS. La surface de l’installation est inférieure à celle d’un terrain de football avec un accélérateur d’une longueur de 20 à 30 mètres.   Ces sources ne visent pas à obtenir des performances ultimes mais à construire des sources "accessibles" à l’échelle d’un pays, et qui ne recourent ni à la construction de réacteurs nucléaires coûteux, ni à la construction d’accélérateurs à haute énergie. Cette proposition technologique a conduit à des réflexions dans différentes instances [1]. La DRF a engagé un programme de R&D sur le sujet depuis plusieurs années, en particulier autour de la plate-forme PHI-Neutrons [2].  Ces travaux ont conduit à la rédaction d’un livre blanc sur la proposition de construction d’une nouvelle source de diffusion neutronique française, ICONE, qui utiliserait la technologie des HiCANS [3]. Le CEA et le CNRS ont lancé cette année la rédaction d’un Avant-Projet Détaillé autour de ce projet. Cette installation aurait pour vocation de servir la communauté française des utilisateurs des techniques neutroniques, forte d’un millier de chercheurs environ répartis sur plus de 300 laboratoires français.

Références : [1] Low-energy accelerator-driven neutrons sources (LENS Report, 2020) ; Compact Accelerator-based Neutron Sources (IAEA TECDOC 1981, 2021) [2] Les développements instrumentaux peuvent être suivis sur "ICONE : an accelerator-driven neutron source" et "The IPHI-Neutron platform". [3] ICONE, une nouvelle source de diffusion neutronique française (2023) Contact CEA-IRAMIS : Frédéric OTT (LLB/INFRA) Ce travail est réalisé en collaboration avec l’IRFU (contact Jérôme Schwindling IRFU/DACM) et le Forschungs Zentrum Jülich (Contact : Paul Zakalek, FZJ, Jülich Center for Neutron Scattering).

On De Gennes narrowing of fluids confined at the molecular scale in nanoporous materials Wanda Kellouai, Jean-Louis Barrat, Patrick Judeinstein, Marie Plazanet, Benoit Coasne, J. Chem. Phys. 160, 024113 (2024). Beyond well-documented confinement and surface effects arising from the large internal surface and severely confining porosity of nanoporous hosts, the transport of nanoconfined fluids remains puzzling in many aspects. With striking examples such as memory, i.e., non-viscous effects, intermittent dynamics, and surface barriers, the dynamics of fluids in nanoconfinement challenge classical formalisms (e.g., random walk, viscous/advective transport)—especially for molecular pore sizes. In this context, while molecular frameworks such as intermittent Brownian motion, free volume theory, and surface diffusion are available to describe the self-diffusion of a molecularly confined fluid, a microscopic theory for collective diffusion (i.e., permeability), which characterizes the flow induced by a thermodynamic gradient, is lacking. Here, to fill this knowledge gap, we invoke the concept of “De Gennes narrowing,” which relates the wavevector-dependent collective diffusivity D0(q) to the fluid structure factor S(q). First, using molecular simulation for a simple yet representative fluid confined in a prototypical solid (zeolite), we unravel an essential coupling between the wavevector-dependent collective diffusivity and the structural ordering imposed on the fluid by the crystalline nanoporous host. Second, despite this complex interplay with marked Bragg peaks in the fluid structure, the fluid collective dynamics is shown to be accurately described through De Gennes narrowing. Moreover, in contrast to the bulk fluid, the departure from De Gennes narrowing for the confined fluid in the macroscopic limit remains small as the fluid/solid interactions in severe confinement screen collective effects and, hence, weaken the wavevector dependence of collective transport.

Fluid adsorption and structure in a nanoporous material.

M. Warburton, J.M. Ablett, J.-P. Rueff, P. Baroni, L. Paolasini, L. Noirez We examine the influence at room temperature of the deposit of a water layer on the phonon dynamics of a solid. It is shown that the water wetting at the surface of an Alumina monocrystal has deep effects on acoustic phonons, propagating over several hundred µm distance and taking place on a relatively long time scale. The effect of the wetting at the boundary is two-fold: a hardening of both transverse and longitudinal acoustic phonons is observed as well as a relaxation of internal stresses. These acoustic phonon energy changes were observed by inelastic X-ray scattering up to 40 meV energy loss, allowing us to probe the solid at different depths from the surface. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2023.123342

Dispersion curves of dry (black full lines) and wet samples probed down to 150 µm depth (dotted lines) in α-Al2O3 in the Gamma-Z direction.

V. Balédent, A. Vaunat, S. Petit, L. Nataf, S. Chattopadhyay, S. Raymond, and P. Foury-Leylekian In this paper, we investigate the physical properties of the type-II multiferroic GdMn2O5 material by means of neutron scattering, electric polarization, and magnetization measurements. A complex (T,H) phase diagram shows up, with especially a field-induced magnetic transition around 11 T at low temperature. The high-field phase is accompanied by an additional electric polarization along both the a and b directions, as authorized by symmetry, but never observed experimentally up to now. While the magnetic properties recover their initial states after driving the field back to zero, the polarization along a shows a significant increase. This behavior is observed for all directions of the magnetic field. It constitutes a novel and striking manifestation of the magnetoelectric coupling, resulting in the establishment of a new ground state at zero magnetic field. https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.108.104419

Temperature-magnetic field phase diagram deduced from the neutron diffraction measurements. See full paper for details.

Anne-Charlotte Le Gulluche, Guylaine Ducouret, Ludovic Olanier, Annie Brûlet, Olivier Sanseau, Paul Sotta, and Alba Marcellan Model hybrid hydrogels reinforced by silica nanoparticles were designed by polymerizing and cross-linking the gels in situ. The polymer–particle interactions were tuned by using either poly(dimethylacrylamide) (PDMA), which adsorbs on silica, or poly(acrylamide) (PAAm), which does not. Besides, the dispersion state of silica nanoparticles was tuned from well-dispersed to aggregated by changing the pH from 9, which ensures repulsive interactions between nanoparticles and good dispersion state, to about 6, which affects the surface chemistry of silica and promotes aggregation. The dispersion states were characterized by small-angle X-ray scattering (SAXS). The mechanical behavior of hybrid gels with aggregated nanoparticles is markedly different from those where silica is well-dispersed within the matrix. PDMA-based hybrid gels display pronounced nonlinear behavior, somehow similar to those observed in filled elastomers. The nonlinearities are even more pronounced in gels with aggregated particles, with strong strain stiffening along with large dissipation. For those samples, reinforcement can be attributed to the combination of both reversible interactions between PDMA and silica nanoparticles, which provide strain stiffening and recovery, and the response of the silica network. Recovery processes observed in hybrid gels with dispersed particles are preserved when silica particles are aggregated, but the characteristic time needed to fully recover the mechanical response is extended from a few seconds to several hours. In PAAm-based hybrid gels with aggregated silica nanoparticles, no recovery processes are observed. This implies that the properties, namely, the very high linear tensile modulus and high dissipated energy, are driven by the rigid network formed by nanoparticle aggregation, which provides high dissipative capabilities, especially when compared to PAAm-based hybrid gels with dispersed silica, that remain soft and fragile. These gels exhibit a quite inhomogeneous structure, with permanent damage under elongation. The nonlinear dynamical behavior of hybrid gels was investigated by large amplitude oscillatory shear (LAOS) experiments. While unfilled gels show no nonlinearity up to very large strain amplitude, marked nonlinear effects combining a drop in modulus (similar to the Payne effect) and strain stiffening for increasing strain amplitude are observed in PDMA-based hybrid gels, certainly due to polymer adsorption onto nanoparticles. PAAm-based hybrid gels also show nonlinearity, with a drop in modulus for increasing strain but no strain stiffening, indicating that the presence of fillers alone can induce nonlinearity in the absence of strong, reversible polymer–particle interactions. PAAm-based hybrid gels with aggregated silica show very high stiffness and high dissipative properties at the expense of stretchability, though. Also, the structure seems to be permanently damaged under stress, revealing the importance of silica–polymer interactions for permanent mechanical reinforcement. Altogether, the analysis of the nonlinear behavior indicates the importance of combining dynamic adsorption of polymer chains on silica nanoparticles with mechanical reinforcement provided by the silica network. https://dx.doi.org/10.1021/acs.macromol.3c01440    

Schematics of a PDMA hybrid hydrogel with dispersed silica nanoparticles (denoted NC_D) combining covalent cross-links (orange dots) and physical interactions (layer of adsorbed polymer chains at the surface of nanoparticles, schematized by dashed circles, not to scale)

A. Sazonov, H. Thoma, R. Dutta, M. Meven, A. Gukasov, R. Fittipaldi, V. Granata, T. Masuda, B. Nafradi, and V. Hutanu A detailed investigation of Ba2MnGe2O7 was performed in its low-temperature magnetoelectric state combining neutron diffraction with magnetization measurements on single crystals. In the paramagnetic state at 10 K, polarized neutron diffraction was applied to reveal the components of the susceptibility tensor. The crystal and magnetic structures below the antiferromagnetic transition temperature of TN≈4K were determined using unpolarized neutron diffraction. These data imply no structural phase transition from 10 K down to 2.5 K and are well described within the tetragonal space group P¯421m. We found that in zero magnetic field the magnetic space group is either Ccmc21 or Pc212121 with antiferromagnetic order along the [110] or [100] direction, respectively, while neighboring spins along the [001] axis are ordered antiferromagnetically. A noncollinear spin arrangement due to small canting within the ab plane is allowed by symmetry and observed experimentally. The ordered moment is found to be 3.24(3) μB/Mn2+ at 2.5 K and the temperature-field dependent magnetic phase diagram is mapped out by macroscopic magnetization. Distinct differences between the magnetic structure of Ba2MnGe2O7 as compared to those of Ba2CoGe2O7 and Ca2CoSi2O7 are discussed. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.094412

Schematic view of the possible magnetic domains in Ba2MnGe2O7 for M110(MSG Pc212121) model. A single layer along the [001] direction is shown for simplicity.

Dans un article publié dans ACS Macro Letters, une équipe de physico-chimistes décrit une nouvelle approche qui utilise les neutrons et la lumière pour suivre in situ l’autoassemblage de polymères amphiphiles dans des conditions proches de l’équilibre. Ces résultats ouvrent de nombreuses possibilités pour observer et mieux comprendre l’organisation de macromolécules biologiques ou synthétiques complexes en milieu aqueux.  

Micelles, vésicules, polymersomes, membranes lipidiques…autant d’objets auto-assemblés formés par des macromolécules amphiphiles. Avec une partie hydrophile et l’autre hydrophobe, ces molécules sont largement utilisées, des peintures aux formulations agroalimentaires et cosmétiques en passant par la chimie thérapeutique. Elles permettent de disperser une phase huileuse dans une phase aqueuse et de stabiliser des nano-objets et structures de toutes sortes de géométries dans différents milieux. Leur autoassemblage spontané est guidé par des interactions de faible intensité entre les parties hydrophobes, qui se rassemblent pour minimiser leur contact avec l’eau, tandis que les parties hydrophiles se repoussent mutuellement. Les mécanismes d'autoassemblage des macromolécules amphiphiles ont été largement étudiés et sont, en théorie, prévisibles s’ils sont contrôlés par la thermodynamique. En pratique, cependant, la mobilité et la dynamique de réorganisation des grandes molécules sont très lentes. Les structures obtenues ne sont souvent pas les plus stables thermodynamiquement mais celles qui se forment le plus rapidement. Ces structures, hors équilibre, dépendent beaucoup des conditions expérimentales dans lesquelles elles se forment. Dès lors, une question se pose : comment ralentir suffisamment un tel processus pour pouvoir observer les structures réellement les plus stables et contrôler leur formation ?

Pour répondre à ces questions, des physicochimistes spécialistes de la matière molle de 4 laboratoires du CNRS* ont mis au point un protocole expérimental original en collaboration avec des scientifiques de l’Institut Laue Langevin (ILL). Ils ont utilisé un dispositif de dialyse développé à l’ILL qui permet une diffusion lente de l’eau dans un mélange avec un solvant miscible. L’augmentation très progressive de la proportion en eau active lentement l’attraction entre les parties hydrophobes qui déclenche l’autoassemblage des macromolécules en solution. L’originalité du dispositif réside dans la possibilité d’observer in situ les mécanismes d’autoassemblage en combinant la diffusion de lumière et la diffusion des neutrons aux petits angles, toutes deux adaptées à l’étude des nanostructures allant de 1 nm à 100 nm. Les chercheurs ont ainsi pu suivre l’autoassemblage de chaînes de copolymères diblocs amphiphiles de polyéthylène glycol et de silicone (PEG-PDMS) tout au long du processus, et établir leur diagramme de phase dans des conditions de quasi-équilibre thermodynamique. La cryo-microscopie électronique et l’analyse de la tension de surface des structures formées ont complété l’étude. Couverture de ACS Macroletter, © Martin Fauquignon et Christophe Schatz

Présentée dans ACS Macro Letters, cette méthode est applicable à toutes sortes de macromolécules synthétiques ou biologiques et colloïdes**, ouvrant des perspectives inédites pour la communauté de physico-chimistes désireux de comprendre les mécanismes d’autoassemblage de ces systèmes.   ** : La technique de dialyse implémentée sur le spectromètre D22 de diffusion des neutrons aux petits angles de l’Institut Laue-Langevin permet non seulement la diffusion lente de solvants mais aussi de toute autre entité moléculaire capable de déclencher l'autoassemblage, tels des acides ou des bases, des ions, des donneurs/accepteurs de liaison hydrogène ou des ligands biologiques.

Référence : In situ monitoring of block copolymer self-assembly via solvent exchange through controlled dialysis with light and neutron scattering detection Martin Fauquignon, Lionel Porcar, Annie Brûlet, Jean-François Le Meins, Olivier Sandre, Jean-Paul Chapel, Marc Schmutz & Christophe Schatz, ACS Macro Letters 2023 Voir aussi : https://hal.science/hal-03841722   Contact CEA : Annie Brûlet (LLB) * Collaboration : Laboratoire de chimie des polymères organiques, LCPO, CNRS/Bordeaux INP/Université de Bordeaux, Centre de recherche Paul Pascal, CNRS/Université de Bordeaux, Institut Charles Sadron, CNRS/INSA de Strasbourg/Université de Strasbourg, Laboratoire Léon Brillouin (LLB, CNRS/CEA)