WO2014096675A1 - Particules de tio2 dissymétriques (particules de type janus) et leur procédé de synthèse par photodéposition - Google Patents

Particules de tio2 dissymétriques (particules de type janus) et leur procédé de synthèse par photodéposition Download PDF

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WO2014096675A1
WO2014096675A1 PCT/FR2013/053124 FR2013053124W WO2014096675A1 WO 2014096675 A1 WO2014096675 A1 WO 2014096675A1 FR 2013053124 W FR2013053124 W FR 2013053124W WO 2014096675 A1 WO2014096675 A1 WO 2014096675A1
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particles
solution
microchannel
silver
metal
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Application number
PCT/FR2013/053124
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English (en)
Inventor
Marie-Hélène DELVILLE
Jean-Pierre Delville
Laetitia VAURIOT
Original Assignee
Centre National De La Recherche Scientifique -Cnrs-
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/04—Making microcapsules or microballoons by physical processes, e.g. drying, spraying

Definitions

  • the present invention generally relates to dissymmetric particles, also called Janus particles, of nanometric or micrometric size, as well as a process for the synthesis of such particles by photodeposition, and their use in drug vectorization.
  • Janus particles are understood to mean asymmetric particles of nanometric or micrometric size which have two parts chemically and / or of different polarity 1 ' 2 . Because of these properties, these particles are a unique class of materials that are of increasing interest to both industry and the scientific community. Indeed, such particles can be used in a large number of applications, ranging from the fields of catalysis 3 to therapeutic treatments 4 .
  • the present invention is specifically intended to meet these needs and disadvantages of the prior art by providing a method of continuous synthesis of asymmetric particles, characterized in that it comprises the following steps:
  • T1O 2 particles are suspended in an ionic solution containing at least one source of a photodepositable metal, said ionic solution being flowing in a fluid channel free of metal;
  • B. luminous radiation of excitation wavelength less than 380 nm is applied transversely to the flow direction of the T1O 2 suspension in the ionic solution so as to optically excite the irradiated surface S2 of the T1O 2 particles in the forbidden band of the T1O 2 , so as to produce electron / hole pairs on the irradiated surface S2.
  • the light beam may be a UV laser, preferably of wavelength less than 380 nm, which is less than the T1O 2 band gap. It may be for example a continuous Ar + laser with a wavelength of 362.8 nm, or a continuous laser diode with a wavelength of 375 nm.
  • the light beam can also be an intense UV lamp (a few mW) as long as it can be focused.
  • the light beam can be focused on the fluidic channel for example by means of a focusing lens. This may be for example a cylindrical focusing lens so as to create a light bar.
  • the T1O 2 substrate may be in the form of particles, preferably nanometric or micrometric.
  • “Nanometric” means particles whose size of at least one of the three dimensions is less than 100 nm.
  • micrometric is meant particles whose size of at least one of the three dimensions is between 0.5 and 900 ⁇ m, preferably between 0.5 and 200 ⁇ m.
  • they may be spheres, platelets, sticks or disks.
  • their dimensions are between 5 nm and 100 ⁇ m, for example between 10 nm and 10 ⁇ m, preferably between 5 nm and 10 ⁇ m.
  • the deposits are monocrystalline for sizes less than 5 nm.
  • the deposits are polycrystalline for particles larger than 5 nm.
  • the particles may be nanoparticles of T1O 2 anatase.
  • the excitation diagram of T1O 2 is illustrated in FIG. 1. The photodeposition is induced by a reduction reaction resulting from the presence of electrons at the surface.
  • T1O 2 particles can be synthesized from Evonik / Degussa T1O 2 (P-25) by a hydrothermal process as described in Kasuga et al., 1998; 11 or a hydrothermal gel-sol method as described in Sugimoto et al., 2002. 12
  • the method according to the invention is applicable both to particulate substrates of isotropic form (in particular beads), and to substrates of anisotropic form (for example rods or discs).
  • the present invention therefore provides a new fluidic method for continuously manufacturing asymmetric particles (or Janus particles) of dimension ranging from ten nanometers to a few microns (or even millimetric if necessary) by controlling the partial recovery of the surface by an optical method.
  • an ionic solution in which the particles are in suspension, is flowed in a channel such that the absorption by the particles of light radiation traversing the flow transversely induces the excitation of a electron to the excited state and redox processes involving the ionic solution on the surface of the irradiated surface of the particles and thus the partial or total photodeposition of the photoreduced surface species.
  • the photodeposition is controllable according to two main lines: 1) chemical, playing on the reagent concentration of the ionic solution, and 2) physical, by modifying the irradiance pair of the light wave / flow of the solution , and therefore the suspension of particles.
  • they are optically excited in the forbidden band of the T1O 2 so as to produce "electron / hole" pairs on the irradiated surface of the T1O 2 , the non-recombined electrons serving for the reaction.
  • this production is adaptable to a large number of particle types by adapting the excitation wavelength to the material used, (4) this production is adaptable to a wide range of size by adapting the spatial extension of the excitatory wave in the dimension of the channel.
  • the photochemical deposition induced by a focused laser wave is an alternative of choice for dissymmetrizing the chemical nature of the surface of a particle of T1O 2 because it allows to spatially locate the chemical reactivity on a specific area.
  • the method is based on the localized excitation of particles (of nano- or micrometric size) in flow by photons and the production of "electron-hole" pairs on the surface. These surface electrons are then used to trigger a precipitation chemical reaction in the presence of a precursor reagent in solution in the flow, thereby forming a rapid deposit on the nanoparticle where electron / hole pairs have been optically produced.
  • the surfaces of the particles can then be functionalized independently of each other, giving the particle a manifest Janus character and mixed properties.
  • a photodepositable metal source that may be used in the context of the present invention, there may be mentioned metal ions of silver, gold, palladium platinum and copper. For example, it can be Ag + , Au 3+ , Pt 4+ and Pd 2+ .
  • the source of photodepositable metal may be chosen from the metal salts Ag 3 O, KAUCI 4 , K 2 PtCl 6 6H 2 0, K 2 PdCl 6 and PdCl 2 . It may also be sulphates perchlorate acetates subject to solubility in the reaction medium.
  • the ionic solution for the implementation of the present invention may comprise water, a scavenger such as an alcohol, and a metal salt.
  • the ionic solution can be adjusted to a suitable pH to avoid flocculation of the TiO 2 nanoparticles in the ionic solution.
  • the pH can be adjusted in an acid range, such that 2 ⁇ pH ⁇ 6, preferably 3 ⁇ pH ⁇ 5, preferably the pH can be adjusted to 3.0 - 3.5 so as to move away of the isoelectric point of TiO2.
  • the pH adjustment can be performed with an inorganic acid such as HNO3 or HCIO 4 .
  • it is avoided that the anions of the acid are flocculating to avoid any extra-precipitation.
  • the ionic solution may be an aqueous solution comprising an alcoholic solvent, for example ethanol or methanol.
  • the alcoholic solvent can indeed serve as a scavenger to absorb the "holes" generated on the irradiated surface of the TiO 2 particles.
  • the ionic solution can be in flow in a wetting oil, so as to form drops of ionic solution isolated from the walls of the fluidic channel.
  • a wetting oil for example, it may be a silicone oil or an alkane of viscosity close to that of the working solution and inexpensive, preferably 1 hexadecane.
  • the silicone oil for example, poly (dimethylsiloxane) (or PDMS) can be used.
  • the ratio aqueous solution / oil can be adjusted to maintain the stability of the flow.
  • the aqueous solution / oil ratio may be between 90/10 and 10/90.
  • an aqueous solution solution / oil 80/20 may be used.
  • the ionic solution may further comprise a surfactant.
  • a surfactant may be for example an ionic or nonionic surfactant.
  • the surfactant will be chosen so as to be transparent to the wavelength of the light ray used.
  • the surfactants that may be used in the context of the present invention, mention will be made more particularly of sorbitan mono- (9Z) -9-octadecenoate (SPAN 80) or sodium dodecyl sulphate.
  • the use of a surfactant will be avoided because its use can be troublesome for certain applications, and therefore requires an additional step of removing the surfactant (cleaning) to make the asymmetric particles suitable for these applications.
  • the surfactant can be replaced by a process of silanization of the walls of the fluidic channel with alkoxysilanes with a long C12 to C20 alkane chain without preference.
  • the size of the metal deposition on the surface of the particles of T1O 2 can be modulated according to one or more of the following three parameters:
  • the light ray may be a continuous UV laser whose power inside the fluidic channel is between 0.1 and 12 mW for a typical illumination surface of 0.05 mm 2 (for example 500 ⁇ m ⁇ 100 mm).
  • the power inside the fluidic channel is between 1 and 12 mW for a typical illumination surface of 0.05 mm 2 (for example 500 ⁇ m ⁇ 100 mm).
  • the power of the UV laser inside the fluidic channel may be of the order of 6 mW.
  • the light beam can be applied for a period of time sufficient to allow the desired production of metal deposition on the surface of the T1O 2 particles.
  • the light beam can be applied intermittently and / or alternately. However, a fall from yield would be expected.
  • the light beam is therefore applied continuously.
  • the flow velocity of the ionic solution in the fluidic channel can be between 0 and 10,000 ym.s -1 , for example between 100 and 10,000 ym.s -1 .
  • Flow velocity is an important parameter because silver stud size is directly dependent on the exposure time in the beam.
  • the concentration of metal ions in the ionic solution can be between 10 -5 and 10 -3 mol.L -1 .
  • the fluidic channel may be glass or polyethylene, more particularly glass capillaries and polyethylene tube. It can be a 50-1000 ⁇ m channel, thus making the microfluidic system. It can also be a 1-10 mm channel, thus making the millifluidic system.
  • Figure 3 illustrates the case of the polyethylene tube with an internal diameter of 584 ⁇ m. It is even possible to use channels whose only input face is transparent (channels deposited on silicon substrate for example knowing that a thin layer of silica covers the silicon); the observation, if necessary can then be done in reflection and not in transmission as in Figure 2. The important point to be respected is the total absence of metal in the development of the channel because it is to use only the electrons produced by the laser excitation of the particles for the photodeposition. Two examples are illustrated in Figure 3.
  • the present invention provides asymmetric particles of nanometric or micrometric dimension comprising a T1O 2 substrate having a surface S1 chemically and / or physically modified by photodeposition of a metal layer, and an unmodified surface S2.
  • the present invention provides asymmetric particles of nanometric or micrometric dimension comprising a T1O 2 substrate having a surface SI physically modified by photodeposition of a metal layer, and an unmodified surface S2.
  • these particles are capable of being obtained by the process according to the invention as defined above.
  • the variants described above relating to the process according to the invention in particular concerning the particles of T1O 2 , the ionic solution and the light beam, apply mutatis mutandis here.
  • the two surfaces S1 and S2 of the particles are divided by a plane of cross section, such that the surface S 1 represents from 0.1 to 10% of the total external surface of the particle, preferably from 4 to 10%, by example around 4%.
  • they may be T1O 2 particles 30 nm in diameter.
  • the metal is chosen from gold, silver, platinum and palladium.
  • the T1O 2 substrate is in the form of nanometric or micrometric particles.
  • they may be spheres, cubes, sticks or acicular shaped particles.
  • the dimensions of the particles are between 10 nm and 10 ⁇ m, preferably between 10 nm and 1 ⁇ m.
  • the new series of MRI contrast agents based on inorganic nanoparticles capable of complexing lanthanide chelates targeting agents and drugs have many advantages. They are able to target a tumor, visualize it and destroy it if necessary.
  • the chemical grafting of nanoparticle surface drugs confers on these systems their final therapeutic property by making it possible to considerably reduce, for certain types of localized cancers, the doses of chemotherapy injected into the patient. Indeed, organized targeting focuses the dose of medicine only in the area concerned. Particle surface discrimination makes it possible to effectively expose therapeutic agents which are generally small molecules often hidden by targeting agents away from them.
  • the present invention also relates to the asymmetric particles according to any one of the embodiments described above for their use in the vectorization of active principles. 13
  • the dissymmetry can be used as a chemically inert mask to make differential functionalization.
  • the desired chemical modification can then be performed on the unmodified hemisphere.
  • This mask can then be removed to allow a second chemical modification and a first type of particles is obtained. Advances are expected in the following areas: formation of amphiphilic particles, particles with high dipole moment,
  • the mask can also be preserved for its physicochemical properties of luminescence (Ag, Au), for example.
  • drug vectorization is the most promising field of application.
  • Nanoparticles dissymmetrized by functionalization may constitute a new generation of dual biosensors, each located on one of the hemispheres and controlling its spatial distribution;
  • contrast agents on one hemisphere and one luminescent probe on the other allows for dual labeling and dynamic tracking of the biodistribution of the vector facilitating pharmacokinetic studies; (8) collective properties related to the self-assembly of balls with different faces and the topology of dissymmetrization. It is possible to design and study the properties of assemblies of materials such as photonic crystals and metamaterials.
  • the advantages of the invention are multiple, the first being the continuous production of asymmetric particles (no limitation in terms of mass), which is a considerable advantage over existing methods.
  • the method is adaptable to the dimensions of the channel used; it must nevertheless have at least one transparent face at the wavelength used and it is preferable that the channel is not too thick in the dimension traversed by the light so that the attenuation due to the absorption remains negligible.
  • the optical device is of the standard microscope type in which a laser beam can be injected by means of a separator cube or a dichroic mirror; c) there are now a large number of low-cost laser diodes providing access to a considerable wavelength ensemble
  • Figure 1 Schematic representation of the excitation diagram of Ti0 2 .
  • Figure 2 Principle of the dissymmetrization method.
  • the focusing lens is cylindrical so as to create a light bar crossing the channel.
  • Figure 3 A) Example of a polyethylene channel for the flow of a single fluid. A frame is made to hold the polyethylene tube so that it is horizontal and directly intercepted by the beam. With glass channels, this frame is useless given the rigidity of the silica. B) Example of a glass channel for forming solution drops isolated from the glass walls by a flowing wetting oil.
  • Figure 4 Diagram of the experimental setup of asymmetrization by laser photodeposition.
  • Figure 5 Diagram of the laser beam passing through the microchannel in the presence of a cylindrical lens focal length 10 cm.
  • Figure 6 Diagram of a section of the double microchannel glass: flow of the oily solution in the square, hatched horizontally and flow of the aqueous solution in the round, hatched obliquely.
  • Figure 7 Representation of the flow of the aqueous solution in the oily solution.
  • Figure 8 Representative curve of the flow velocities of the meniscus before drops of water measured according to the flow indicated on the syringe pumps.
  • Figure 9 Diagram of a section of the double glass microchannel (second batch): flow of the oily solution in the square, hatched horizontally and flow of the solution aqueous in the circular section, hatched at an angle.
  • Figure 10 Transmission Electron Microscopy image of Janus T1O 2 + Ag particles produced at 6 mW power and in flow at 560 ym.s -1 . Scale bar of 50 nm.
  • Figure 11 Percentage of silver particles by size for Janus particles synthesized at 6 mW and flow at 568 ym.s -1 .
  • Figure 12 Diagrams of the percentages of silver particles according to their size, at different periods of time.
  • Figure 13 Diagrams added percentages of Ag particles according to their size.
  • Figure 15 TEM images of samples synthesized at a) 140 ym.s -1 , b) 560 ym.s -1 and c) 4480 ym.s -1 of the series 2. Scale bar of 100 nm.
  • Figure 16 Diameter of the silver particles as a function of the flow rate of the solution in the microchannel, for the series of experiments 1 and 2.
  • Figure 17 MET images of samples synthesized at a) 6 mW, b) 0.77 mW and c) 0.191 mW of the series 1. Scale bar of 100 nm.
  • Figure 18 Variation of the silver particle diameter according to the laser power P 1/2 applied inside the microchannel, for series of experiments 1 and 2.
  • Figure 19 TEM images of samples synthesized at a) 0.03 mmol.L “1 , b) 2 mmol.L “ 1 and c) 8 mmol.L “1 of the series 1. Scale bar of 100 nm.
  • Figure 20 Variation of the diameter of the silver particles as a function of the concentration of Ag 0 3 in the solution, for the series of experiments 1 and 2.
  • Figure 21 Absorbance curves versus wavelength for Series 1 samples (see Table 6).
  • Figure 23 MET image of a blank made without Ti0 2 .
  • Figure 28 MET images of the samples synthesized with a) 2, b) 1, c) 0.5 and d) 0.2 mmol.L -1 sodium formate in the solution. 100 nm scale bar.
  • Figure 31 Absorption spectrum of sample b) (see Table 10) and T1O 2 alone.
  • Figure 32 Summary curves of the silver particle sizes according to the power of the laser applied inside the microchannel, for the three series.
  • Figure 33 MET images of samples a) to g) of Table 11 synthesized by laser photodeposition of flowing solutions in double microchannels.
  • Figure 34 absorption spectrum achieved for samples c, d, j and h (see Table 11).
  • Figure 35 Diameter of the silver particles as a function of the flow velocity of the solution in the microchannel.
  • Figure 36 MET images of the synthesized samples at different solution flow rates: a) 560 ym.s -1 , b) 1120 ym.s -1 and d) 4480 ym.s "1 .
  • Figure 37 Image of Transmission Electron Microscopy of Janus T1O 2 + Au particles at 6 mW power and at 560 ym.s -1 flow. 100 nm scale bar.
  • Figure 38 TEM images of samples synthesized for different solution flow rates in the microchannel: a) 140 ym.s -1 ; b) 560 ym.s -1 and c) 1120 ym.s -1 . 100 nm scale bar.
  • Figure 39 Squares: Variation of the size of the gold particles as a function of the flow velocity of the solution in the microchannel.
  • Figure 40 TEM images of synthesized samples for different laser powers applied inside the microchannel: a) 12 mW; b) 6 mW and c) 1.5 mW. 100 nm scale bar.
  • the experiment consists in flowing in a glass or polyethylene microchannel, a water / methanol solution composed of a suspension of semiconductor nanoparticles, in this case T1O 2 , and a metal salt, in an acidic medium.
  • a laser beam is focused on the microchannel (see Figure 4). Since the energy of the radiation is greater than the forbidden band of the T1O 2 , electron-hole pairs are generated within the T1O 2 when it is illuminated by the laser beam (cf. Equation 1). The electrons in the conduction band will reduce the metal salt on the surface of T1O 2 (see Equation 2) while the holes in the valence band are trapped by methanol (see Equation 3).
  • the first is a 2 mL solution of T1O 2 composed of 1 mL of ultra pure water and 1 mL of methanol (CH 3 OH), to which 1.75 mg of T1O 2 , ie 140 mmol and 30 ⁇ L of acid, are added. at 0.1 M to maintain a pH around 3.5 so that the T1O 2 particles are positively charged, and stay away from the isoelectric point.
  • the second solution is a solution of metal salt of 2 ml, here first of all silver nitrate, composed of 1 ml of ultra pure water and 1 ml of methanol (CH 3 OH), to which are added 1.35 mg of AgNO 3, 7.9447 ymol.
  • This solution is prepared under an argon atmosphere protected from light in order to avoid any reduction of the silver before passing under the laser beam.
  • the content of both solutions is summarized in the table below: Summary of the two solutions prepared in advance of the experiment.
  • Solution 1 Solution 2:
  • the two solutions are then mixed under magnetic stirring in the dark under an argon atmosphere.
  • the final solution is removed using a syringe with a plastic tip, then it is injected into a controlled rate microchannel using a syringe driver.
  • the laser used is an INNOVA 306 C, continuous ionized Argon laser.
  • This beam collar is modified by a cylindrical lens of focal length 10 cm, in order to obtain an elliptical beam whose largest axis is perpendicular to the microchannel (see Figure 5 (b)). This allows a better concentration of the intensity of the laser wave and therefore the transferable energy to the solution.
  • the microchannel is also lit by a white light injected by a splitter cube in order to observe the experience with a camera fixed behind a lens.
  • a second splitter cube is used to divert the laser beam from the camera, to protect the camera from UV radiation and to project the image of the channel onto a screen, where we can see the laser beam scattered on the screen. through the microchannel (see Figure 4).
  • the rotation of the half-wave plate ⁇ / 2 is used to adjust the actually effective P 1/2 laser power inside the microchannel (see Figure 6).
  • the microscope slide on the passage of the laser beam makes it possible to control the incident power resulting from the laser.
  • This measurement is performed in a standard way by measuring the laser intensity distribution using a
  • the measurement of the power incident on the microchannel as a function of the angle of the half-wave plate ⁇ / 2, is carried out thanks to a power meter positioned in place of the microchannel
  • the angle calibration of the ⁇ / 2 blade is then used.
  • This double microchannel is composed of a glass microcanal with a square section of 700 ⁇ m internal sides and a round microchannel of 500 ⁇ m internal diameter and 700 ⁇ m external diameter (see Figure 6).
  • a solution of hexadecane and 2% by weight of surfactant SPAN 80 was placed in flow in the square-section microchannel and in the round microchannel an aqueous solution of TiO 2 and nitrate of silver Ag 03.
  • the transmitted power was measured during the passage of drops of water.
  • Table 2 Meniscus flow rates measured as a function of the flow indicated on the syringe shoots.
  • the double microchannels made of glass made in this section have a slight manufacturing problem. Indeed, the internal diameter of the round section microchannel being the same as the internal height of the square section microchannel, we encountered difficulties of nesting. For this we used a series of slightly finer microchannels.
  • the double microchannels manufactured here have an internal side of 600 ⁇ m for the square microchannel and a round section internal microchannel of 550 ⁇ m in external diameter and 400 ⁇ m in internal diameter.
  • Table 3 Average flow rates as a function of flow rates applied to syringe shoots of aqueous and oily solutions.
  • a solution comprising a methanol / water mixture
  • polyethylene microchannel 584 ym in diameter at a speed of 560 ym.s -1 through a syringe pump set on a flow rate of 9 yL.min -1 .
  • a laser beam is then focused on the microchannel, adjusted so that the power inside thereof is 6 mW.
  • the reduced silver on the T1O 2 is seen in Figure 10 by small pads of darker color than the T1O 2 .
  • the size of the silver pads is measured on a few hundred particles and the average diameter here is 12 nm.
  • the size distribution of silver particles in Figure 11 can also provide a standard deviation of 4.
  • the electron-hole pairs are generated on the surface of the T1O 2 illuminated by the laser beam (see Equation 1).
  • the electrons in the conduction band reduce the metal salt on the surface of the T1O 2 (see Equation 2) while the holes in the valence band are trapped by methanol (see Equation 3).
  • the agglomeration of zero-valent metal atoms into small crystallites can be done in two ways, 14 in a single atom migration:
  • mAg ° ⁇ Ag m is a cathodic reaction at the level of the first metal nucleus formed during nucleation:
  • Table 4 Comparative table of the diameters of the silver particles of series 1 with those of series 2, as a function of the flow rate of the solution in the microchannel.
  • Table 5 Comparative table of the diameters of the silver particles of the series 1 with those of the series 2, according to the power of the laser applied inside the microchannel.
  • a blank that is, a photodepositing experiment without 1O 2 was performed to verify the need for the production of electron-hole pairs to nucleate and grow silver particles.
  • spherical of the order of ten nanometers.
  • a solution consisting of ultrapure water and methanol in a volume ratio of 1: 1 was prepared with silver nitrate at a concentration of 4 mmol.L -1 and nitric acid at 0.025 M in order to have a final pH around 3.5.
  • This solution was put in flow in the glass microchannel at a speed of 222 .mu.s -1 (ie 0.02 ml.h -1 at the syringe pump).
  • One drop of sample was collected and a microscopic grid was obtained. The result is given in FIG.
  • Methanol plays an important role in the reduction of silver on i0 2 -
  • the pH is adjusted to 3.5 by the addition of HN0 3 to 0.1 M.
  • this solution was flowed in a polyethylene microchannel and silver photodeposition was performed on the T1O 2 by varying the power of the laser applied inside the microchannel as well as the flow rate.
  • solutions were prepared by varying the concentrations of sodium formate and silver nitrate and the results obtained were compared.
  • Table 7 Change in particle size of silver and the percentage of Janus particles depending on the laser power applied to the inside of the microchannel P 1/2, for series 1 and 2.
  • the silver particles of series 1 are on average smaller than those of the samples of the series 2.
  • the samples of the series 1 are much more polluted than those of the series 2, by the presence of small black dots all around and even on the particles of Ti0 2 .
  • the Janus particle percentage decreases considerably as syntheses with the same microchannel, while using a different microchannel each time, we obtain a high percentage irrespective of the power P 1/2 applied.
  • Table 8 Variation of the silver particle sizes and the percentage of Janus particles as a function of the flow rate of the solution in the microchannel, for series 1 and 2.
  • Table 9 Variation of the silver particle sizes and the percentage of Janus particles as a function of the molar amount of sodium formate in the solution.
  • Table 10 Variation in silver particle sizes and the percentage of Janus particles in function of the molar concentration of silver in the solution.
  • Curve Figure 31 shows us that the contribution of money for sample b) is very small. Indeed, we observe a slight peak around 415 nm. This confirms the results obtained by microscopy (see Figure 30). We therefore conclude from these experiments that the concentration of silver nitrate plays a very important role in the nucleation of silver particles, in the same way as we saw in the previous paragraph the importance of the concentration of sodium.
  • double microchannel devices In order to rule out any possible reaction between the flow solution in the microchannel on which the laser is focused and the internal walls of the microchannel, double microchannel devices have been realized, which consists in covering the walls with a film of protective hexadecane during the flow of the aqueous solution. The wetting efficiency of the oil film is ensured by the presence of the surfactant.
  • aqueous solutions used here were prepared in the same way as for the typical experiment carried out in a polyethylene microchannel.
  • the oily solutions are prepared by mixing hexadecane with 2% by weight of surfactant SPAN 80.
  • SPAN 80 surfactant 80.
  • SPAN 80 a nonionic surfactant in order to have a better wetting of the walls of the microchannel, and thus be able to obtain drops of aqueous solution. in hexadecane.
  • the first series of measurements were performed over a power range of 0.125 to 2.5 mW.
  • the samples were characterized by Transmission Electron Microscopy. After measuring the silver particles, the results obtained were listed in Table 11. The quality of the images obtained did not allow us to be able to estimate very precisely the percentage of particles Janus so it was not precise. We notice in this first series a plateau between 0.5 and 1 mW: in The particles synthesized at 1 and 2.5 mW are on average 1.5 times larger than those synthesized at 0.5 mW and below.
  • a second series of experiments was thus carried out for powers between 0.65 and 1 mW and obtained results similar to those obtained for lower powers of the first series.
  • Table 11 Summary table of the silver particle sizes and the percentage of Janus particles as a function of the laser power applied inside the microchannel.
  • Table 13 Comparison of silver particle sizes, between experiments performed with uns silanized and silanized microchannels.
  • the values of the diameters of the silver particles do not vary when passing from non-silanized microchannels with surfactant to the silanized microchannels without surfactant.
  • the surfactant does not intervene in the reaction and has no influence on the nucleation or the growth of the silver particles.
  • Janus TiC 4 / silver particles were prepared.
  • Various parameters have been varied in order to observe the impact of these variations on the diameter of the photodeposited silver particles, and on the percentage of Janus particles obtained.
  • the parameters that have been varied are: the flow velocity of the solution in the microchannel, therefore the passage time of the particles in the laser beam, the power of the laser applied inside the microchannel, the nitrate concentration of in the solution, the amount of methanol in the solution, the nature of the reductant, here we have replaced the methanol with formate and have again varied the parameters of speed, power and concentration, and finally we have varied the type of microchannel used.
  • a laser is focused on the microchannel. Since the energy of the radiation is greater than the forbidden band of the T1O 2 , electron-hole pairs are generated on the surface of the particles of T1O 2 (see Equation 1) illuminated by the laser beam.
  • a solution comprising a mixture of methanol / water (1: 1) with a concentration of 5.5 mmol.L -1 of TiO 2 and 2 mmol.L -1 of metal salt KAUCI 4 , at a pH of 3.5 adjusted with HNO 3 0.1 M is prepared.
  • This solution is then poured into a polyethylene microchannel of 584 ⁇ m in diameter at a speed of 560 ⁇ m.s -1 thanks to a syringe pump set at 9 ⁇ L -1 min -1 .
  • a laser beam is then focused on the microchannel, adjusted so that the power inside thereof is 6 mW.
  • the reduced gold on the T1O 2 is seen in Figure 37 by small pads of darker color than the Ti0 2 .
  • the size of the gold spots is measured on a few hundred particles and the average diameter here is of the order of 8 nm. Reaction mechanisms
  • Table 14 Variation of gold particle size and gold fraction as a function of the solution flow velocity in the microchannel.
  • the size of the gold particles decreases as the flow velocity of the solution increases to a plateau value of 8-9 nm.
  • the particles spend less time in the beam and less gold is reduced on the Ti0 2 .
  • Table 15 Variation of the size of the gold particles as a function of the power Pi / 2 of the laser applied inside the microchannel.
  • the growth variation of the silver particles therefore depends on the intensity of the beam collar and the flow velocity of the fluid).

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Abstract

La présente invention concerne des particules dissymétriques,aussi appelées particules Janus,de taille nanométrique ou micrométrique, et leur utilisation dans la vectorisation médicamenteuse. La présente invention concerne également un procédé de synthèse continue de particules dissymétriques, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: A.on met en suspension des particules de TiO2 dans une solution ionique contenant au moins une source d'un métal photodéposable, ladite solution ionique étant en écoulement dans un canal fluidique dépourvu de métal; et B.on applique un rayonnement lumineux de longueur d'onde d'excitation inférieure à 380 nm transversalement au sens d'écoulement de la suspension de TiO2 dans la solution ionique de manière à optiquement exciter la surface irradiée S2 des particules de TiO2 dans la bande interdite du TiO2, de façon à produire des paires électron/trou sur la surface irradiée S2.

Description

PARTICULES DE TI02 DISSYMÉTRIQUES (PARTICULES DE TYPE JANUS) ET LEUR PROCÉDÉ DE SYNTHÈSE PAR PHOTODEPOSITION
DESCRIPTION
Domaine technique
La présente invention concerne de manière générale des particules dissymétriques, aussi appelées particules de Janus, de taille nanométrique ou micrométrique, ainsi qu'un procédé de synthèse de telles particules par photodéposition, et leur utilisation dans la vectorisation médicamenteuse.
Dans la description ci-dessous, les références en exposant renvoient à la liste des références présentée après les exemples.
Etat de la technique
Dans la présente invention, on entend par particules Janus, des particules dissymétriques de taille nanométrique ou micrométrique présenta deux parties chimiquement et/ou de polarité différentes1'2. De par ces propriétés, ces particules constituent une catégorie unique de matériaux, qui présentent un intérêt croissant à la fois pour l'industrie et la communauté scientifique. En effet, de telles particules peuvent être utilisées dans un grand nombre d'application, allant des domaines de la catalyse3 aux traitements thérapeutiques4.
La synthèse de grandes quantités de particules dissymétriques demeure un enjeu. D'une part il est difficile de contrôler la dissymétrie pour des petits diamètres de particules et d'autre part la faible quantité de particules produites par les méthodes actuelles constitue les limitations principales pour leur utilisation à visée applicative. Enfin, actuellement les méthodes de production en faible quantité (entre le nano-et le microgramme) sont toujours particularisées au type de particules Janus envisagées et donc rarement généralisables .
A notre connaissance, pour l'instant l'utilisation de particules Janus demeure cantonnée aux laboratoires compte tenu des faibles quantités produites par les méthodes actuelles. En particulier, le problème de la production continue de particules dissymétriques (sans limitation en termes de masse) reste entier. Les besoins "industriels" ne sont donc pas satisfaits.
Par conséquent, il existe un besoin croissant dans le développement de procédés ou méthodes alternatifs, qui permettent une extrapolation (au sens d'un changement d'échelle) de la production de particules Janus à petite échelle (typiquement à l'échelle du laboratoire) vers une production à grande échelle de type industriel.
Actuellement, il n'existe pas de procédés de production continue de particules dissymétriques à proprement parler et notamment à partir de nanoparticules solides, en particulier de matériaux semi-conducteurs. Il existe néanmoins des procédés qui utilisent une approche de production continue dans le cas particulier de la production de particules Janus polymériques à partir de polymères fluides en écoulement :
1) Production de particules polymériques Janus sub-microniques dans une approche de type impression jet d'encre par instabilité électrohydrodynamique d'un co-écoulement 5' 6;
2) Production de particules Janus de 100 ym par coalescence de gouttelettes de polymères différents en canaux microfluidiques suivie d'une photo¬ polymérisation 7' 8.
Ces deux méthodes ont été utilisées ultérieurement par plusieurs équipes de recherche; jouant sur les propriétés hydrodynamiques des polymères fluides, elles ne sont toutefois pas généralisables aux tailles de l'ordre de la dizaine de nm ni applicables aux particules solides.
On connaît également le brevet US 7,767,0179 qui décrit la production continue de particules Janus polymère submicronique par focalisation et brisure d'écoulement (système de type imprimante jet d'encre) et photopolymerisation . Mais cette méthode n'est pas applicable aux particules solides en matériau semi¬ conducteur tel que Ti02.
On connaît aussi le brevet US 7,875,65410 qui décrit un procédé de préparation de particules janus à partir d'une émulsion de deux liquides renfermant des particules et la solidification d'un des deux liquides (baisse de température sous le point de fusion ou polymérisation) permettant la fonctionnalisation différentiée des particules. Cependant, ce procédé est assez lourd à mettre en œuvre et requiert des moyens relativement coûteux.
Il est donc nécessaire de mettre en œuvre de nouvelles méthodes pour la production de masse de particules dissymétriques.
Exposé de l'invention
La présente invention a précisément pour but de répondre à ces besoins et inconvénients de l'art antérieur en fournissant un procédé de synthèse continue de particules dissymétriques, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes:
A. on met en suspension des particules de T1O2 dans une solution ionique contenant au moins une source d'un métal photodéposable, ladite solution ionique étant en écoulement dans un canal fluidique dépourvu de métal; et
B. on applique un rayonnement lumineux de longueur d'onde d'excitation inférieure à 380 nm transversalement au sens d'écoulement de la suspension de T1O2 dans la solution ionique de manière à optiquement exciter la surface irradiée S2 des particules de T1O2 dans la bande interdite du T1O2, de façon à produire des paires électron/trou sur la surface irradiée S2.
Avantageusement, le rayon lumineux peut être un laser UV, de préférence de longueur d' onde inférieure à 380 nm, soit inférieure à la bande interdite de T1O2. Il peut s'agir par exemple d'un laser Ar+ continu de longueur d'onde 362.8 nm, ou d'une diode laser continue de longueur d'onde 375 nm. Le rayon lumineux peut également être une lampe UV intense (quelques mW) pourvu qu'elle puisse être focalisée. Avantageusement, le rayon lumineux peut être focalisé sur le canal fluidique par exemple à l'aide d'une lentille de focalisation. Il peut s'agir par exemple d'une lentille de focalisation cylindrique de façon à créer une barre de lumière.
Avantageusement, le substrat T1O2 peut être sous forme de particules, de préférence nanométriques ou micrométriques. Par « nanométrique », on entend des particules dont la taille d'au moins une des trois dimensions est inférieure à 100 nm. Par « micrométrique », on entend des particules dont la taille d' au moins une des trois dimensions est comprise entre 0,5 et 900 ym, de préférence entre 0,5 et 200 ym. Par exemple, il peut s'agir de sphères, plaquettes, bâtonnets ou disques. Avantageusement, leurs dimensions sont comprises entre 5 nm et 100 ym, par exemple entre 10 nm et 10 ym, de préférence entre 5 nm et 10 ym. Avantageusement, les dépôts sont monocristallins pour des tailles inférieures à 5 nm. Avantageusement, les dépôts sont polycristallins pour les particules de taille supérieure à 5 nm. Les particules peuvent être des nanoparticules de T1O2 anatase. Le diagramme d'excitation de T1O2 est illustré en Figure 1. La photodéposition est induite par une réaction de réduction résultant de la présence d'électrons en surface .
Des particules de T1O2 susceptibles d'être mises en oeuvre dans le procédé selon la présente invention peuvent être obtenues dans le commerce, par exemple auprès des sociétés Aldrich (Titanium ( IV) oxide nanopowder, 99.9%, 634662 et Dupont Série des R100. Alternativement, les particules de T1O2 peuvent être synthétisées à partir de T1O2 (P-25) de Evonik/Degussa par un procédé hydrothermal tel que décrit dans Kasuga et al., 1998;11 ou un procédé gel-sol hydrothermal tel que décrit dans Sugimoto et al., 2002.12
Le procédé selon l'invention est applicable tant à des substrats particulaires de forme isotrope (en particulier des billes), qu'à des substrats de forme anisotrope (par exemple des bâtonnets ou des disques) .
Selon un aspect, la présente invention fournit donc un nouveau procédé fluidique permettant de fabriquer en continu des particules dissymétriques (ou particules Janus) de dimension pouvant aller de la dizaine de nanomètres à quelques microns (voire millimétrique si nécessaire) en contrôlant le recouvrement partiel de la surface par une méthode optique. Selon un aspect, une solution ionique, dans laquelle les particules sont en suspension, est mise en écoulement dans un canal de telle sorte que l'absorption par les particules d'un rayonnement lumineux traversant transversalement l'écoulement induit l'excitation d'un électron vers l'état excité et des processus redox impliquant la solution ionique en surface de la surface irradiée des particules et donc la photodéposition partielle ou totale de l'espèce photoréduite en surface. La méthode est particulièrement adaptée à la microfluidique tout en étant généralisable à d'autres situations dans lesquelles les particules sont en écoulement dans une solution, par exemple la millifluidique . Selon l'invention, la photodéposition est contrôlable selon deux grandes lignes: 1) chimique, en jouant sur la concentration en réactif de la solution ionique, et 2) physique, en modifiant le couple irradiance de l'onde lumineuse / débit de la solution, et donc de la suspension de particules. Afin d'effectuer la photodéposition sur les particules, celles-ci sont optiquement excitées dans la bande interdite du T1O2 de manière à produire des paires "électron/trou" sur la surface irradiée du T1O2, les électrons non recombinés servant à la réaction redox avec le réactif et donc à la production d'un photodépôt; les trous sont absorbés par des espèces dans la solution. Ces paires "électron/trou" sont très majoritairement produites sur la surface irradiée des particules. L'originalité de la méthode est multiple:
(1) la mise en écoulement conduit à une production continue de particules Janus, ce qui est un atout majeur par rapport aux méthodes existantes, (2) cette production est contrôlable à tout moment puisque l'excitation lumineuse est découplée de l'écoulement,
(3) cette production est adaptable à un grand nombre de types de particules en adaptant la longueur d'onde d'excitation au matériau utilisé, (4) cette production est adaptable à une large gamme de taille en adaptant l'extension spatiale de l'onde excitatrice à la dimension du canal.
Selon l'invention, la déposition photochimique induite par une onde laser focalisée est une alternative de choix pour dissymétriser la nature chimique de la surface d'une particule de T1O2 car elle permet de localiser spatialement la réactivité chimique sur un domaine bien précis. La méthode est basée sur l'excitation localisée de particules (de taille nano- ou micrométrique) en écoulement par les photons et la production de paires « électron-trou » en surface. Ces électrons de surface sont alors utilisés pour déclencher une réaction chimique de précipitation en présence d'un réactif précurseur en solution dans l'écoulement, et former ainsi un dépôt rapide sur la nanoparticule là où des paires électron/trous ont été produites optiquement.
Schématiquement , le processus se résume ainsi :
(1) T1O2 + Photon (énergie>bande interdite) → électron + trou en surface du T1O2, où T1O2 désigne une nanoparticule de T1O2 (semi-conductrice) ,
(2) n électrons + n ions M+ → n M0 et
(3) trous piégés dans la solution par un piégeur de type alcool, par exemple, où M désigne l'espèce métallique photodéposée sur la surface de la particule de Ti02.
En contrôlant les caractéristiques de la solution (solvant + alcool + réactif en solution+ particules) , celle de l'écoulement microfluidique et du faisceau, il est alors possible de maîtriser le taux de recouvrement d'une partie de la surface des particules et donc, de dissymétriser les propriétés de surface des particules dans la solution. Ainsi différenciées, les surfaces des particules (vierge versus recouverte d'un photodépôt) peuvent ensuite être fonctionnalisées indépendamment l'une de l'autre, conférant à la particule un caractère Janus manifeste et des propriétés mixtes. A titre de source de métal photodéposable utilisable dans le cadre de la présente invention, on peut notamment citer les ions métalliques de l'argent, de l'or, du platine du palladium et du cuivre. Par exemple, il peut s'agir de Ag+, Au3+, Pt4+ et Pd2+ . Par exemple, la source de métal photodéposable peut être choisie parmi les sels métalliques Ag 03, KAUCI4, K2PtCl6 6H20, K2PdCl6 et PdCl2. Il peut également s'agir de sulfates perchlorates acétates sous réserve de solubilité dans le milieu réactionnel.
Avantageusement, la solution ionique pour la mise en œuvre de la présente invention peut comprendre de l'eau, un piégeur tel qu'un alcool, et un sel métallique. La solution ionique peut être ajustée à un pH adéquat pour éviter la floculation des nanoparticules de Ti02 dans la solution ionique. Par exemple, le pH peut être ajusté dans une fourchette acide, telle que 2≤pH≤6, de préférence 3≤pH≤5, de préférence le pH peut être ajusté à 3,0 - 3,5 de manière à s'éloigner du point isoélectrique du Ti02. L'ajustement du pH peut être réalisé avec un acide inorganique tel que HNO3 ou HCIO4. Avantageusement, on évite que les anions de l'acide soient floculant pour éviter toute extra-précipitation.
Avantageusement, la solution ionique peut être une solution aqueuse comprenant un solvant alcoolique, par exemple l'éthanol ou le méthanol. Le solvant alcoolique peut en effet servir de piégeur pour absorber les « trous » générés sur la surface irradiée des particules de Ti02.
Avantageusement, la solution ionique peut être mise en écoulement dans une huile mouillante, de façon à former des gouttes de solution ionique isolées des parois du canal fluidique. Ceci permet notamment d'éviter le dépôt d'une couche métallique sur les parois du canal fluidique. Par exemple, il peut s'agir d'une huile de silicone ou d'un alcane de viscosité voisine de celle de la solution de travail et peu coûteux, de préférence 1 ' hexadécane . En tant qu'huile de silicone, on peut utiliser par exemple le poly (diméthylsiloxane) (ou PDMS) . Le ratio solution aqueuse/huile pourra être ajusté pour maintenir la stabilité de l'écoulement. Avantageusement le ratio solution aqueuse/huile pourra être compris entre 90/10 et 10/90. Par exemple, un ratio solution aqueuse/huile 80/20 pourra être utilisé.
Selon un mode de réalisation, la solution ionique peut comprendre en outre un tensioactif. Il peut s'agir par exemple d'un tensioactif ionique ou non ionique. De préférence, le tensioactif sera choisi de sorte à être transparent à la longueur d' onde du rayon lumineux utilisée. Parmi les tensioactifs utilisables dans le cadre de la présente invention, on citera plus particulièrement le mono- ( 9Z ) - 9-octadecenoate de sorbitan (SPAN 80) ou le dodécylsulfate de sodium. Avantageusement, le recours à un tensioactif sera évité, car son utilisation peut être gênante pour certaines applications, et requiert donc une étape d'élimination du tensioactif (nettoyage) supplémentaire pour rendre les particules dissymétriques propres à ces applications .
Dans un mode de réalisation, le tensioactif peut être remplacé par un procédé de silanisation des parois du canal fluidique avec des alcoxysilanes à longue chaîne alcane en C12 à C20 sans préférence.
Avantageusement, la taille du dépôt métallique à la surface des particules de T1O2 peut être modulée en fonction de l'un ou plusieurs des trois paramètres suivants :
Intensité (en W/cm2) du rayon lumineux traversant le canal fluidique
- durée d'application du rayon lumineux
vitesse d'écoulement de la solution ionique dans le canal fluidique
concentration en ions métalliques dans la solution ionique.
Par exemple, le rayon lumineux peut être un laser continu UV dont la puissance à l'intérieur du canal fluidique est comprise entre 0.1 et 12 mW pour une surface d' éclairement typique de 0.05 mm2 (par exemple 500ymxl00ym) . Par exemple, la puissance à l'intérieur du canal fluidique est comprise entre 1 et 12 mW pour une surface d' éclairement typique de 0.05 mm2 (par exemple 500ymxl00ym) . Avantageusement, la puissance du laser UV à l'intérieur du canal fluidique pourra être de l'ordre de 6 mW. Avantageusement, le rayon lumineux peut être applique pendant une durée de temps suffisante pour permettre la production souhaitée en dépôt métallique à la surface des particules de T1O2. Le rayon lumineux peut-être appliqué de façon intermittente et/ou alternante. Toutefois, une chute du rendement serait escomptée. Avantageusement, le rayon lumineux est donc appliqué de manière continue.
Avantageusement, la vitesse d'écoulement de la solution ionique dans le canal fluidique peut être comprise entre 0 et 10000 ym.s-1, par exemple entre 100 et 10000 ym.s-1. Avantageusement, plus la vitesse d'écoulement est faible, et plus le temps passé dans le faisceau est important, et ainsi plus la photodéposition est importante. Par exemple, pour un vitesse nulle, tout le métal est produit dans le faisceau au contact de la particule, et la photodéposition peut ainsi croître en fonction de la diffusion. La vitesse d'écoulement est un paramètre important car la taille de plots d'argent dépend directement du temps d'exposition dans le faisceau.
Avantageusement, la concentration en ions métalliques dans la solution ionique peut être comprise entre 10"5 et 10"3 mol.L"1.
Différents types de canaux fluidiques peuvent être employés pour peu qu' ils soient totalement ou partiellement transparents à la longueur d'onde du rayon lumineux utilisée. Par exemple, le canal fluidique peut être en verre ou en polyéthylène, plus particulièrement des capillaires en verre et du tube de polyéthylène. Il peut s'agir d'un canal de dimension 50-1000 ym, rendant ainsi le système microfluidique . Il peut également s'agir d'un canal de dimension 1-10 mm, rendant ainsi le système millifluidique . La Figure 3 illustre le cas du tube de polyéthylène avec un diamètre interne de 584 ym. Il est même possible d'utiliser des canaux dont seule la face d'entrée est transparente (canaux déposés sur substrat de silicium par exemple sachant qu'une fine couche de silice recouvre le silicium) ; l'observation, si nécessaire peut alors être réalisée en réflexion et non en transmission comme sur la figure 2. Le point important à respecter est l'absence totale de métal dans l'élaboration du canal car il s'agit de n'utiliser que les électrons produits par l'excitation laser des particules pour la photodéposition. Deux exemples sont illustrés en Figure 3.
Selon un autre aspect, la présente invention fournit des particules dissymétriques de dimension nanométrique ou micrométrique comportant un substrat T1O2 présentant une surface SI chimiquement et/ou physiquement modifiée par photodéposition d'une couche métallique, et une surface S2 non modifiée. Avantageusement, la présente invention fournit des particules dissymétriques de dimension nanométrique ou micrométrique comportant un substrat T1O2 présentant une surface SI physiquement modifiée par photodéposition d'une couche métallique, et une surface S2 non modifiée.
Avantageusement, ces particules sont susceptibles d'être obtenues par le procédé selon l'invention tel que défini ci-dessus. Dans ce contexte, les variantes décrites ci-dessus relatives au procédé selon l'invention, concernant notammment les particules de T1O2, la solution ionique et le rayon lumineux, s'appliquent mutadis mutandis ici. Avantageusement, les deux surfaces SI et S2 des particules sont divisées par un plan de section droite, telles que la surface SI représente de 0,1 à 10% de la surface externe totale de la particule, de préférence de 4 à 10%, par exemple autour de 4%. Par exemple, il peut s'agir de particules de T1O2 de 30 nm de diamètre.
Avantageusement, le métal est choisi parmi l'or, l'argent, le platine et le palladium.
Avantageusement, le substrat T1O2 se présente sous la forme de particules nanométriques ou micrométriques. Par exemple, il peut s'agir de sphères, cubes, bâtonnets ou de particules de forme aciculaire.
Avantageusement, les dimensions des particules sont comprises entre 10 nm et 10 ym, de préférence entre 10 nm et 1 ym.
Les retombées attendues de la dissymétrisation de nanoparticules s'étendent à la santé publique. En effet, les nouvelles séries d'agents de contraste IRM à base de nanoparticules inorganiques capables de complexer des chélates de lanthanide des agents de ciblage et des médicaments présentent de nombreux avantages. Elles sont capables de cibler une tumeur, de la visualiser et de la détruire le cas échéant. En termes de thérapie anticancéreuse, le greffage chimique de médicaments en surface des nanoparticules confère à ces systèmes leur propriété finale thérapeutique en permettant de réduire de façon considérable pour certains types de cancers localisés, les doses de chimiothérapie injectées au malade. En effet, le ciblage organisé concentre la dose de médicament uniquement sur la zone concernée. La discrimination de surface de particules permet d'exposer de façon efficace les agents thérapeutiques qui sont en général de petites molécules souvent cachées par les agents de ciblages en les éloignant de ces derniers.
Aussi, la présente invention a également pour objet les particules dissymétriques selon l'un quelconque des modes de réalisation décrits ci-dessus pour leur utilisation dans la vectorisation de principes actifs.13
Le domaine d'applications des particules dissymétriques est considérable. Il correspond à tout développement pour lequel une bifonctionnalisation est nécessaire .
1) La dissymétrie peut être utilisée comme un masque chimiquement inerte pour faire de la fonctionnalisation différentielle. On peut alors effectuer la modification chimique désirée sur l'hémisphère non modifiée. Ce masque peut ensuite être retiré pour permettre une deuxième modification chimique et on obtient un premier type de particules. Des avancées sont attendues dans les domaines suivants: formation de particules amphiphiles, de particules à moment dipolaire élevé,
2) Le masque peut aussi être conservé pour ses propriétés physico-chimiques de luminescence (Ag, Au) , par exemple. C'est l'objet d'une seconde approche qui consiste à concevoir ce dépôt photochimique comme un masque intelligent conférant aux particules une première propriété suivie de l'introduction d'une seconde voire d'une troisième par modification chimique. A l'échelle nanométrique, la vectorisation médicamenteuse est le domaine d'application le plus prometteur .
Des applications des particules de la présente invention sont également attendues dans les domaines suivants: (1) des matériaux électro- et photochromes qui permettent de réaliser des dispositifs d'affichage avec des colorations qui dépendent du potentiel appliqué; (2) de l'optique linéaire et non linéaire avec application dans le domaine de la bio-détection; (3) de la catalyse avec la préparation de particules pouvant porter de façon très spécifique deux catalyseurs de natures différentes; (4) de l'application bio-médicale et du ciblage d'agents thérapeutiques pour le suivi de leur administration;
(5) de la biotechnologie et des tests diagnostiques d'agents pathogènes viraux par exemple. Des nanoparticules dissymétrisées par la fonctionnalisation peuvent constituer une nouvelle génération de biodétecteurs doubles, chacun situé sur un des hémisphères et d'en contrôler la répartition spatiale;
(6) de la vectorisation médicamenteuse spécifiquement ciblée aux sites pathologiques qui permet de limiter les effets secondaires sur les cellules saines tout en potentialisant les effets biologiques à faible dose
(amélioration de la détection par une meilleure répartition spatiale) . Ces particules permettent de mieux gérer la problématique de l'efficacité des processus de reconnaissance in vivo en assurant une répartition dissymétrique des substances actives sur leurs hémisphères. De telles particules permettent également de mieux contrôler et de mieux gérer le nombre de molécules bioactives (médicaments anticancéreux par exemple) à introduire. Cet aspect est important car il faut garder en tête leur toxicité et trouver un compromis avec la dose minimale efficace. En effet, ce nombre est systématiquement réduit dans le cas usuel en raison de l'encombrement stérique imposé par les molécules de ciblage (oligopeptides, anticorps recombinants, glycanes... (objets macromoléculaires)); (7) de l'imagerie par résonance magnétique. La localisation spécifique et la concentration d'agents de contraste sur un hémisphère et d'une sonde luminescente sur l'autre permet un double marquage et un suivi dynamique de la biodistribution du vecteur facilitant les études pharmacocinétiques ; (8) des propriétés collectives liées à l'auto-assemblage de billes à faces différentes et à la topologie de la dissymétrisation . Il est possible de concevoir et d'étudier les propriétés d'assemblages de matériaux tels que les cristaux photoniques et les métamatériaux .
Les avantages de l'invention sont multiples, le premier étant la production continue de particules dissymétriques (pas de limitation en termes de masse) , ce qui est un avantage considérable par rapport aux méthodes existantes.
Parmi les autres avantages conférés par l'invention, on peut citer notamment : 1) Il n'y a pas de limitation de la méthode en terme de taille de particules au-delà de la dizaine de nanomètres, même si l'échelle nanométrique demeure la plus intéressante; la méthode est applicable typiquement de 10 nm à 10 ym (et au-delà tant que les particules peuvent être mises en écoulement) ;
2) l'excitation optique étant découplée du dispositif de mise en écoulement, la méthode est adaptable aux dimensions du canal utilisé; celui-ci doit néanmoins présenter au moins une face transparente à la longueur d'onde utilisée et il est préférable que le canal ne soit pas trop épais dans la dimension traversée par la lumière de manière à ce que l'atténuation due à l'absorption demeure négligeable.
3) avantage économique : a) La solution peut être mise en écoulement avec un pousse-seringue de base
(plusieurs pousse-seringues peuvent occasionnellement être utilisés si plusieurs solutions primaires doivent être mélangées pour produire la solution ionique finale à mettre en écoulement) ; b) le dispositif optique est de type microscope standard dans lequel on peut injecter un faisceau laser moyennant un cube séparateur ou un miroir dichroïque ; c) il existe maintenant un grand nombre de diodes lasers de faible coût permettant d'accéder à un ensemble de longueur d'onde considérable
(de 1 ' UV à 1 ' IR) . Le procédé nécessitant d'être à résonnance vis-à-vis des particules, une puissance peu élevée est nécessaire illustrant de fait le faible coût ; d) l'écoulement peut être réalisé dans de simples canaux qui peuvent être de simples tubes ou tuyaux
(verre, PE, ...) ; leur coût est donc négligeable. 4) Rendements: a) le rendement en masse est lié à la concentration en particules dans la suspension, au débit dans le canal et à la taille des particules; b) le rendement en terme de production de particules dissymétriques atteint 100% pour des conditions expérimentales optimisées.
5) Avantages écologiques: a) les solutions sont généralement aqueuses; b) Dans une approche microfluidique, une des plus intéressantes pour la production de particules Janus nanométriques , les quantités manipulées demeurent toujours faibles (de l'ordre de quelques cm3); c) le lavage et la purification des solutions de particules dissymétriques peuvent être réalisés par centrifugation dans une solution aqueuse; d) la puissance électrique consommée par des diodes lasers de petite puissance est faible.
D'autres avantages pourront encore apparaître à l'homme du métier à la lecture des exemples ci-dessous, en référence aux figures annexées, donnés à titre illustratif, et non limitatif.
Brève description des figures
Figure 1 : Représentation schématique du diagramme d'excitation de Ti02.
- Figure 2 : Principe de la méthode de dissymétrisation . La lentille de focalisation est cylindrique de manière à créer une barre de lumière traversant le canal. Figure 3 : A) Exemple de canal en polyéthylène pour l'écoulement d'un seul fluide. Un cadre est réalisé afin de maintenir le tube de polyéthylène de manière à ce que celui-ci soit horizontal et directement intercepté par le faisceau. Avec des canaux en verre, ce cadre est inutile compte tenu de la rigidité de la silice. B) Exemple de canal en verre pour former des gouttes de solution isolées des parois de verre par une huile mouillante en écoulement.
Figure 4 : Schéma du montage expérimental de dissymétrisation par photodéposition laser.
Figure 5 : Schéma du faisceau laser traversant le microcanal en présence d'une lentille cylindrique de focale 10 cm.
Figure 6 : Schéma d'une section du double microcanal en verre : écoulement de la solution huileuse dans le carré, hachurée horizontalement et écoulement de la solution aqueuse dans le rond, hachurée en biais.
Figure 7 : Représentation de l'écoulement de la solution aqueuse dans la solution huileuse.
Figure 8 : Courbe représentative des vitesses d'écoulement du ménisque avant des gouttes d'eau mesurées en fonction du débit indiqué sur les pousse-seringues .
Figure 9 : Schéma d'une section du double microcanal en verre (deuxième lot) : écoulement de la solution huileuse dans le carré, hachurée horizontalement et écoulement de la solution aqueuse dans la section circulaire, hachurée en biais .
Figure 10 : Image de Microscopie Electronique à Transmission de particules Janus T1O2 + Ag réalisées à puissance 6 mW et en écoulement à 560 ym.s-1. Barre d'échelle de 50 nm.
Figure 11 : Pourcentage des particules d'argent en fonction de leur taille pour les particules Janus synthétisées à puissance 6 mW et en écoulement à 568 ym.s-1.
Figure 12 : Diagrammes des pourcentages de particules d'argent en fonction de leur taille, à différentes périodes du temps.
Figure 13 : Diagrammes ajoutés des pourcentages de particules d'Ag en fonction de leur taille. Figure 14 : Evolution dans le temps de la solution dans la seringue : a) T = 0 , b) T = 30 min, c) T = lh et d) T = 2h. Barre d'échelle de 100 nm.
Figure 15 : Images MET d'échantillons synthétisés à a) 140 ym.s-1, b) 560 ym.s-1 et c) 4480 ym.s-1 de la série 2. Barre d'échelle de 100 nm.
Figure 16 : Diamètre des particules d'argent en fonction du débit d'écoulement de la solution dans le microcanal, pour les séries d'expériences 1 et 2.
Figure 17 : Images MET d'échantillons synthétisés à a) 6 mW, b) 0.77 mW et c) 0.191 mW de la série 1. Barre d'échelle de 100 nm.
Figure 18 : Variation du diamètre des particules d'argent en fonction de la puissance laser P1/2 appliquée à l'intérieur du microcanal, pour les séries d'expériences 1 et 2.
Figure 19 : Images MET d'échantillons synthétisés à a) 0.03 mmol.L"1, b) 2 mmol.L"1 et c) 8 mmol.L"1 de la série 1. Barre d'échelle de 100 nm.
Figure 20 : Variation du diamètre des particules d' argent en fonction de la concentration en Ag 03 dans la solution, pour les séries d'expériences 1 et 2.
Figure 21 : Courbes d' absorbance en fonction de la longueur d'onde pour les échantillons de la série 1 (cf. Tableau 6) .
Figure 22 : Images MET de deux échantillons de particules Janus réalisés en l'absence de méthanol par photodéposition, à [AgNOs] = 2 mmol.L-1, à une vitesse d'écoulement de 560 ym.s"1 et à a) Pi/2 = 6 mW et b) P1/2 = 12 mW. Barre d'échelle de 50 nm.
Figure 23 : Image MET d'un blanc réalisé sans Ti02.
Figure 24 : Images MET des échantillons de la série 1, synthétisés en présence de formiate de sodium, à vitesse d'écoulement constante = 560 ym.s"1, à [AgN03] = [HCOONa] = 2 mmol.L"1 et à Έ> 1/2 variable : a) 1.5 mW ; b) 3 mW et c) 6 mW. Barre d'échelle de 100 nm.
Figure 25 : Images MET des échantillons de la série 2, synthétisés en présence de formiate de sodium, à vitesse d'écoulement constante = 560 ym.s"1, à [AgN03] = [HCOONa] = 2 mmol.L"1 et à Έ> 1/2 variable : a) 1.5 mW ; b) 3 mW et c) 6 mW. Barre d'échelle de 100 nm.
Figure 26 : Images MET des échantillons de la série 1, synthétisés en présence de formiate de sodium, à [AgN03] = [HCOONa] = 2 mmol.L"1, à Pi/2 = 6 mW constante, et à vitesse d'écoulement de la solution variable : a) 280 ym.s-1 ; b) 560 ym.s-1 et c) 36 ym.s-1. Barre d'échelle de 100 nm.
Figure 27 : Images MET des échantillons de la série 2, synthétisés en présence de formiate de sodium, à [AgN03] = [HCOONa] = 2 mmol.L"1, à Pi/2 = 6 mW constante, et à vitesse d'écoulement de la solution variable : a) 280 ym.s-1 ; b) 560 ym.s-1 et c) 36 ym.s-1. Barre d'échelle de 100 nm.
Figure 28 : Images MET des échantillons synthétisés avec a) 2, b) 1, c) 0.5 et d) 0.2 mmol.L-1 de formiate de sodium dans la solution. Barre d'échelle de 100 nm.
Figure 29 : Spectre d'absorption des échantillons b) et d) (cf. Tableau 9) et du T1O2 seul.
Figure 30 : Images MET des échantillons synthétisés avec a) [AgN03] = 2 mmol.L-1 et [HCOONa] = 0.2 mmol.L-1, b) [AgN03] = 0.2 mmol.L-1 et [HCOONa] = 0.2 mmol.L-1, c) [AgN03] = 2 mmol.L" 1 et [HCOONa] = 0.5 mmol.L-1 et d) [AgN03] = 1 mmol.L-1 et [HCOONa] = 0.5 mmol.L-1. Barre d'échelle de 100 nm.
Figure 31 : Spectre d'absorption de l'échantillon b) (cf. Tableau 10) et du T1O2 seul.
Figure 32 : Courbes récapitulatives des tailles des particules d'argent en fonction de la puissance du laser appliqué à l'intérieur du microcanal, pour les trois séries.
Figure 33 : Images MET des échantillons a) à g) du Tableau 11 synthétisés par photodéposition laser de solutions en écoulement dans des doubles microcanaux .
Figure 34 : spectre d'absorption réalisé pour les échantillons c, d, j et h (cf. Tableau 11) .
Figure 35 : Diamètre des particules d'argent en fonction de la vitesse d'écoulement de la solution dans le microcanal.
Figure 36 : Images MET des échantillons synthétisés a différentes vitesses d'écoulement de la solution : a) 560 ym.s-1, b) 1120 ym.s-1 et d) 4480 ym.s"1.
Figure 37 : Image de Microscopie Electronique à Transmission de particules Janus T1O2 + Au réalisées à puissance 6 mW et en écoulement à 560 ym.s-1. Barre d'échelle de 100 nm.
Figure 38 : Images TEM d'échantillons synthétisés pour des vitesses d'écoulement de la solution dans le microcanal différentes : a) 140 ym.s-1 ; b) 560 ym.s-1 et c) 1120 ym.s-1. Barre d'échelle de 100 nm.
Figure 39 : carrés : Variation de la taille des particules d'or en fonction de la vitesse d'écoulement de la solution dans le microcanal. Figure 40 : Images TEM d'échantillons synthétisés pour des puissances laser appliquées à l'intérieur du microcanal différentes : a) 12 mW ; b) 6 mW et c) 1.5 mW. Barre d'échelle de 100 nm.
- Figure 41 : carrés : Variation de la taille des particules d'or en fonction de la puissance du laser appliquée à l'intérieur du microcanal
- Figure 42 : Images TEM d'échantillons synthétisés pour des concentrations en chloroaurate de potassium différentes : a) 1 mmol.L-1 ; b) 2 mmol.L-1 et c) 8 mmol.L-1. Barre d'échelle de 100 nm.
- Figure 43 : Variation de la taille des particules d' or en fonction de la concentration en chloroaurate de potassium dans la solution.
- Figure 44 : Spectres d'absorption optique de films de rutile et d' anatase tracée en 1 2 (cm" 1 2) en fonction de l'énergie des photons (E, en eV) (Tang, H. ; Prasad, K. ; Sanjinès, R. ; Schmid, P. E . ; Lévy, F. J. Appl. Phys . , 1994, 75, 2042-2047 ( [21] ) ) .
EXEMPLES
Principe
L'expérience consiste à mettre en écoulement dans un microcanal en verre ou en polyéthylène, une solution eau/méthanol composée d'une suspension de nanoparticules semi-conductrices, ici du T1O2, et d'un sel métallique, en milieu acide. Un faisceau laser est focalisé sur le microcanal (cf. Figure 4) . L'énergie du rayonnement étant supérieure à la bande interdite du T1O2, des paires électron-trou sont générées au sein du T1O2 lorsqu'il est éclairé par le faisceau laser (cf. Equation 1) . Les électrons de la bande de conduction vont réduire le sel métallique à la surface du T1O2 (cf. Equation 2) tandis que les trous de la bande de valence sont piégés par le méthanol (cf. Equation 3) .
(1) Ti02 ^→ebc- + hbv +
(2) ne~ + nAg+→ nAg° ^ h++CHOH -> 'CHpOH
EXEMPLE 1 Synthèse de particules Janus Ti02/Ag : dissymétrisation des particules de T1O2 en écoulement dans un microcanal par photodéposition laser
1.1 Préparation de la solution
Deux solutions sont préparées au préalable. La première est une solution de T1O2 de 2 mL composée de 1 mL d'eau ultra pure et de 1 mL de méthanol (CH3OH) , auxquels sont rajoutés 1.75 mg de T1O2, soit 140 mmol et 30 yL d'acide nitrique à 0.1 M afin de maintenir un pH autour de 3.5 pour que les particules de T1O2 soient chargées positivement, et rester éloigné du point isoélectrique. La deuxième solution est une solution de sel métallique de 2 mL, ici en premier lieu du nitrate d'argent, composée de 1 mL d'eau ultra pure et de 1 mL de méthanol (CH3OH) , auxquels sont rajoutés 1.35 mg d'AgN03, soit 7.9447 ymol. Cette solution est préparée sous atmosphère d'argon à l'abri de la lumière afin d'éviter toute réduction de l'argent avant passage sous le rayon laser. Le contenu des deux solutions est récapitulé dans le tableau ci-dessous : Récapitulatif des deux solutions préparées au préalable de l'expérience.
Solution 1 : Solution 2 :
Ti02 AgN03
i i
Figure imgf000029_0001
30 yL HNO3
0.1 M
Les deux solutions sont ensuite mélangées sous agitation magnétique dans le noir sous atmosphère d'argon. La solution finale est prélevée à l'aide d'une seringue avec un embout en plastique, puis elle est injectée dans un microcanal à débit contrôlé à l'aide d'un pousse-seringue.
1.2 Laser et choix de la longueur d' onde
Le laser utilisé est un INNOVA 306 C, laser Argon ionisé continu. Le laser est utilisé en monoraie à la longueur d'onde λ = 363.8 nm qui est la longueur d'onde UV la plus grande, afin d'exciter le Ti02 anatase puisque sa bande interdite correspond à 3.26 eV, soit 380 nm.
1.3 Montage et mécanismes
Le schéma du montage expérimental utilisé est illustré à la Figure 4.
Le faisceau laser incident est focalisé à l'aide d'une lentille de distance focale f = 100 cm, afin d'obtenir un col de faisceau au niveau de la position du microcanal de l'ordre de la demi largeur du canal utilisé (cf. Figure 5 a)). Ce col de faisceau est modifié par une lentille cylindrique de focale 10 cm, afin d'obtenir un faisceau elliptique dont le plus grand axe est perpendiculaire au microcanal (cf. Figure 5 b) ) . Ceci permet une meilleure concentration de l'intensité de l'onde laser et donc de l'énergie transférable à la solution.
Le microcanal est également éclairé par une lumière blanche injectée par un cube séparateur afin de pouvoir observer l'expérience grâce à une caméra fixée derrière un objectif. Un second cube séparateur sert à détourner le faisceau laser de la caméra, pour d'une part protéger la caméra du rayonnement UV et d'autre part projeter l'image du canal sur un écran, sur lequel nous pouvons voir le faisceau laser diffuser à travers le microcanal (cf. Figure 4) .
La rotation de la lame demi-onde λ/2 sert à régler la puissance laser P1/2 réellement opérante à l'intérieur du microcanal (cf. Figure 6) .
La lamelle de microscope sur le passage du faisceau laser permet de contrôler la puissance incidente issue du laser.
1.4 Mesure des cols de faisceau (Waist)
Cette mesure est réalisée de façon standard en mesurant la distribution d'intensité laser à l'aide d'un
puissance-mètre à une distance donnée z de la position estimée du col de faisceau Le col du faisceau est mesuré selon l'axe x, parallèle à la table verticale et affecté par la lentille cylindrique, et selon l'axe y (axe non affecté par la présence de la lentille cylindrique) . Connaissant les distances z et les distributions d'intensité on en déduit la largeur du faisceau en z:
Figure imgf000031_0001
La mesure donne suivant l'axe des x : ω(ζ = 275 mm) = 0.856 mm. Avec les valeurs : λ = 363.8 nm, z = 27.5 cm Le col de faisceau (waist) coo est donc de 37,4 ym dans la direction affectée par la lentille cylindrique.
1.5 Mesure de la puissance incidente du laser
La mesure de la puissance incidente au microcanal en fonction de l'angle de la lame demi-onde λ/2, est réalisée grâce à un puissance-mètre positionné à la place du microcanal
1. 6 Microcanaux
Plusieurs types de supports ont été réalisés pour des microcanaux en verre ou en polyéthylène . Aucun des dispositifs réalisés ne contient de pièce métallique, afin de ne pas provoquer de réaction avec les sels métalliques en solution.
Des mesures de puissance transmise PtranS et de puissance à l'intérieur du microcanal P1/2 ont été réalisées (cf. Figure 6) , afin de calibrer, pour une puissance de sortie laser donnée, l'angle de la lame demi onde correspondant à un P1/2 choisi. Polyéthylène simple
Il s'agit d'un microcanal rond (cf. Figure 3A) ,
diamètre interne de 584 ym
1.6.1.1 Mesure de la puissance transmise du laser par le microcanal
Pour mesurer la puissance transmise, deux méthodes ont été utilisées:
Nous nous plaçons dans des conditions expérimentales, en mettant de l'eau en écoulement dans un microcanal en polyéthylène. Pour une puissance laser donnée, nous mesurons la puissance incidente Pinc et la puissance transmise Pt . En utilisant la formule: p _ p I P trans
1/2 on en déduit P = 0.3592 -
Pour faire varier la puissance laser effective au sein du microcanal, on utilise ensuite l'étalonnage en angle de la lame λ/2.
Verre double premier lot
Afin d'éliminer toutes traces de réaction photochimique à la surface des parois internes du microcanal, le montage d'un double microcanal a été réalisé. Ce double microcanal est composé un microcanal en verre à section carrée de 700 ym de côtés interne et d'un microcanal rond de 500 ym de diamètre interne et de 700 ym de diamètre externe (cf. Figure 6) . Dans un microcanal tel que celui représenté Figure 6, a été mise en écoulement dans le microcanal à section carrée une solution d'hexadécane et de 2 % massique de tensioactif SPAN 80 et dans le microcanal rond une solution aqueuse de T1O2 et de nitrate d'argent Ag 03.
1.6.2.1 Mesure de la transmission t
La puissance transmise a été mesurée lors du passage de gouttes d'eau.
la mesure donne
Figure imgf000033_0001
1.6.2.2 Calcul du débit équivalent pour les doubles canaux
Dans ce cas présent nous travaillons avec deux pousses seringues, un pour la solution huileuse et un autre pour la solution aqueuse. Il s'agit de déterminer la vitesse d'écoulement en fonction du débit appliqué au pousse seringue car c'est elle qui rend compte du temps d'exposition pour la photodéposition.
Pour retrouver une vitesse de 560 ym.s-1, équivalent à un débit de 9 yL.min-1 pour un microcanal simple en polyéthylène, nous avons :
Qpous se seringue = 0.274/2 = 0.137 IM3 . S_1 = 0.137 yL . s-1 par pousse seringue s'ils fonctionnent tous les deux au même débit.
1.6.2.3 Mesure de la vitesse réelle d'écoulement en fonction du débit
Connaissant les débits et la section du canal carré, nous en déduisons la vitesse d'écoulement qui peut être retrouvée expérimentalement. Les mesures réalisées ont été répertoriées dans le tableau ci-dessous
Tableau 2 : Vitesses d'écoulements du ménisque mesurées en fonction du débit indiqué sur les pousses seringues.
Débit Vitesse
(μΙ^.πιΐι 1) (μπι.δ"1)
1 TU
526
Figure imgf000034_0001
Les doubles microcanaux en verre réalisés dans ce paragraphe comportent un léger problème de fabrication. En effet, le diamètre interne du microcanal à section ronde étant le même que la hauteur interne du microcanal à section carrée, nous avons rencontré des difficultés d' emboîtement . Nous avons pour cela utilisé une série de microcanaux légèrement plus fins.
Verre double deuxième lot
Les doubles microcanaux fabriqués ici ont pour le microcanal carré un côté interne de 600 ym et un microcanal intérieur à section ronde de 550 ym de diamètre externe et de 400 ym de diamètre interne
(Figure 9) .
Dans ce cas, il n'y a plus aucun problème
d' emboîtement , et le même type de mesure de vitesse que précédemment a été réalisé en fonction des débits des pousse-seringues .
Afin d'optimiser le volume de phase aqueuse dans l'écoulement diphasique, plusieurs essais ont été réalisés. Un écoulement à 80 % de solution aqueuse pour 20 % de solution huileuse a été choisi. Ceci correspond au maximum possible du pourcentage d'écoulement de la solution aqueuse au-delà duquel nous constatons des problèmes de mouillage de la solution hexadécane-SPAN 80 sur les parois du microcanal.
Toutes les mesures réalisées ont été répertoriées dans le tableau ci-dessous:
Tableau 3 : Vitesses d'écoulement moyennes en fonction des débits appliqués sur les pousses seringues des solutions aqueuse et huileuse.
QE QH Vitesse
.min-1) ( L.min-1) (um. s-1)
iiiiiiiiii
568
liiiiiiiiiiiii 111111111111111111111111 !
"l4
16 1111111111111111111111111!
1030
Figure imgf000035_0001
. La valeur de débit correspondant à une vitesse de 560 ym.s-1 correspond donc à QE = 10 yL.min-1 et
QH = 2.5 yL.min-1. Résultats
1.7 Utilisation de microcanaux en Polyéthylène
Expérience type
Une solution comprenant un mélange méthanol/eau
(1 :1vol.) avec une concentration de 5.5 mmol.L-1 de T1O2 et de 2 mmol.L-1 de sel métallique Ag 03, à un pH de 3.5 ajusté avec du HNO3 0.1 M est préparée. Cette solution est ensuite mise en écoulement dans un
microcanal en polyéthylène de 584 ym de diamètre, à une vitesse de 560 ym.s-1 grâce à un pousse seringue réglé sur un débit de 9 yL.min-1. Un faisceau laser est ensuite focalisé sur le microcanal, réglé pour que la puissance à l'intérieur de celui-ci soit de 6 mW.
L'énergie du rayonnement étant supérieure à la bande interdite du T1O2 (3.2 eV) , les photons adsorbés à la surface de celui-ci génèrent des paires électrons- trous. Les électrons réduisent les ions Ag+ en surface, tandis que les trous sont piégés par le méthanol. La solution de particules Janus T1O2 + Ag, de couleur orangée, est récupérée à la sortie du microcanal dans un tube à essai, puis les particules sont caractérisées par Microscopie Electronique à Transmission (cf. Figure 10) .
L'argent réduit sur le T1O2 s'observe sur la Figure 10 par des petits plots de couleur plus sombre que le T1O2. La taille des plots d'argent est mesurée sur quelques centaines de particules et le diamètre moyen est ici de 12 nm. La distribution de taille des particules d'argent sur la Figure 11 permet de fournir également un écart type de 4.
Mécanismes réactionnels
Les paires électron-trou sont générées en surface des T1O2 éclairée par le faisceau laser (cf. Equation 1) . Les électrons de la bande de conduction réduisent le sel métallique à la surface du T1O2 (cf. Equation 2) tandis que les trous de la bande de valence sont piégés par le méthanol (cf. Equation 3) .
(1) Ti02 ^→ebc- + hbv +
(2) nebc ~ + nAg+→ nAg°
^ h++CH3OH -> 'CH20H
L'agglomération des atomes métalliques zéro-valent en petites cristallites peut se faire de deux façons,14 soit en une seule migration d' atomes :
(4) mAg°→ Agm soit en une réaction cathodique au niveau du premier noyau métallique formé lors de la nucléation :
(5) Ag + Ag+→ (Ag2Y+ ebc ~→ Ag2 + Ag+
→ Y+ eb;→ Ag + Ag+→■■→ Agm
Il apparaît également que lors de la réaction, les clusters métalliques d'argent apparaissent immédiatement lorsque le laser est focalisé sur le microcanal, confirmant ainsi ce qui a été rapporté dans la littérature.15 Il est également proposé que la déposition d'argent crée un contact Ohmique sur la particule de T1O2, permettant un transfert d'électron continu par la particule métallique nucléée et par conséquent la réduction d'autres ions Ag+ adsorbés.15
Vieillissement des particules Janus en solution
1 mL de solution de particules Janus a été préparé, qui a été observé sur une grille de microscopie électronique à transmission le jour même, puis un, deux, quatre, huit jours et enfin trois mois après expérience afin de voir l'évolution de la distribution en taille des particules d'argent en fonction du temps lorsque ces particules restent en solution dans la solution mère; les échantillons ont néanmoins été protégés de la lumière ambiante par un film d'aluminium. Des diagrammes de pourcentage de particules en fonction de leur taille ont été réalisés pour chaque grille (cf. Figure 12) .
Sur les diagrammes de la Figure 12, il peut être observé que de façon générale, les tailles des particules varient très peu et sont regroupées entre 10 et 15 nm de diamètre. Lorsque l'on ajoute tous ces diagrammes, sur la Figure 13, cela devient encore plus flagrant et il peut être constaté qu'en moyenne, la taille des particules se situe toujours entre 10 et 15 nm de diamètre, conformément à l'expérience Jo . A cela il faut également ajouter le fait que les mesures sont réalisées sur un nombre de particules très faible (environ 300 particules mesurées par échantillon) , ce qui peut amener à des erreurs statistiques qui ne peuvent pas être contrôlées. Il peut donc être conclu que les particules Janus produites optiquement sont stables au cours du temps quand bien même elles demeurent en solution dans la solution mère.
Evolution dans le temps de la solution dans la seringue
Pour vérifier l'évolution dans le temps d'une solution Ti02/AgN03 dans la seringue au cours d'une expérience de deux heures, les expériences suivantes ont été réalisées avec la même solution (Ti02 5.5 mmol.L"1 + MeOH : H20 1 :1 + AgN03 2 mmol.L"1, HN03 0.1 M (pH = 3.5)) et le même microcanal en polyéthylène . Les grilles TEM ont été réalisées à T = 0, ½, 1 et 2 heures pour voir l'effet de la photodéposition sur les parois du microcanal (noircissement visible à l'œil) sur le résultat obtenu en microscopie (cf. Figure 14) .
Sur les deux premières images de la Figure 14, on n'observe pas de points noirs autour des particules de T1O2 (on en observe effectivement sur la première image mais pas directement autour du Ti02) , à partir d'une heure (c) on commence à observer autour du T1O2 quelques petits points noirs qui sont ensuite très nombreux au bout de 2h (d) . Cela confirme donc la nécessité de ne pas réutiliser les solutions restantes. Nous verrons néanmoins plus loin, que ce problème ne vient pas nécessairement de la solution, mais du microcanal. Variation de la vitesse d'écoulement de la solution dans le microcanal
Nous nous sommes basés sur l'expérience type vue précédemment et nous avons fait varier la vitesse d'écoulement de la solution dans le microcanal, en faisant varier les paramètres de débit du pousse seringue. Deux séries d'expériences ont été réalisées afin de vérifier la reproductibilité, à puissance du laser appliquée constante de 6 mW, et à une concentration en Ag 03 constante de 2 mmol.L-1. Tous les échantillons ont été caractérisés par Microscopie Electronique à Transmission. Nous avons mesuré les tailles des particules d'argent et estimé le pourcentage de particules Janus.
Les résultats obtenus sont illustrés sur la Figure 15 et répertoriés dans le tableau 4 :
Tableau 4 : Tableau comparatif des diamètres des particules d' argent de la série 1 avec ceux de la série 2 , en fonction du débit d' écoulement de la solution dans le microcanal .
Débit Vitesse Diamètre Diamètre % Janus nL.min" associée au Ag (nm) Ag (nm) Série 2
*) débit (μπι.β (SD) Série (SD) Série
*) 1 2
140 1 5.' (4. 1 )
4.5 280 12.4 (4.3) 43
I 111 1 2.2 ( 3 ) Μ Χ4.2 ) 62
12 747 1 1.5 (3) 18 1 120 i i.y ( ) 10.3 (3.5)
36 2240 ι>(4) 9.5 (2.2)
72 4480 y.si3)
D'après les données du Tableau 4, et illustrés Figure 16, il apparaît que la taille des particules d'argent diminue lorsque la vitesse d'écoulement de la solution dans le microcanal augmente. En effet, lorsque la vitesse d'écoulement augmente, le temps de passage des particules dans le faisceau laser diminue, ce qui induit une diminution du temps de production des paires électrons-trous et donc une réduction de la croissance des particules d'argent nucléées sur le i02-
Variation de la puissance du laser appliquée
Cette fois, la puissance du laser appliquée à l'intérieur du microcanal (P1/2) a été variée, à concentration d'AgNC>3 constante de 2 mmol.L-1 et à vitesse d'écoulement constante de 560 ym. s-1 (Figure 17).
Tableau 5 : Tableau comparatif des diamètres des particules d' argent de la série 1 avec ceux de la série 2, en fonction de la puissance du laser appliquée à l'intérieur du microcanal.
Puissance Diamètre Diamètre % Janus (mW) Ag (nm) Ag (nm) Série 2
(SD) Série (SD) Série
1 2
12 13.7 (4.6) m 6 13.6(4) 11.9(4.2) 62
3 11.4(3.4) K).S(3.5) 46
1.53 10.6(4.5) 9.3 (3) 32
0.77 9.3(3.1)
0.38 9.8 (2.3)
0.191 "(2.3)
D'après les données du Tableau 5 illustrées Figure 18, on observe que la taille des plots d'argents sur le T1O2 augmente lorsque la puissance du laser P1/2 qui est appliquée à l'intérieur du microcanal augmente.
Variation des paramètres chimiques
1.7.6.1 Variation de la concentration en nitrate d' argent dans la solution en écoulement
Des échantillons ont été réalisés en faisant varier la concentration en Ag 03 dans la solution, pour une vitesse d'écoulement constante de 560 ym.s-1 et une puissance P1/2 constante de 6 mW. Ces échantillons ont été caractérisés par Microscopie Electronique à Transmission (cf. Figure 19) . Les tailles des particules d' argent photodéposées sur le T1O2 ont été mesurées et les résultats de ces mesures ont été répertoriés dans le tableau 6 : Tableau 6 : Tableau comparatif des diamètres des particules d' argent de la série 1 avec ceux de la série
2 , en fonction de la concentration en AgNC>3 dans la solution .
[AgN03] Diamètre % Jninis Diamètre % Jninis (mmol.L"1) Ag (nm) Série 1 Ag (nm) Série 2
(SD) Série 1 (SD) Série 2
Figure imgf000043_0001
0.12 5.4 (1.8)
0.25 9.8 (3.3)
0.5 11 (3) 37 12.4 (3.2)
il 111 11 il (4.2)
8 7.7 (2.5) 15 i (2.3)
On observe dans le Tableau 6 et sur la courbe de la Figure 20 que de [AgN03] = 0.03 mmol.L"1 à [AgN03] = 2 mmol.L-1, la taille des plots d'argent augmente jusqu'à un palier à 11 nm. A [AgNOs] = 8 mmol.L-1 on observe que la taille des plots d'argent diminue de nouveau. Cette diminution peut s'expliquer par le fait que de gros amas d'argent sont créés en dehors du Ti02, comme on peut en voir certaines parties Figure 19 échantillon c) . Cette création de gros amas d'argent entraine donc une diminution de la concentration d'argent, ce qui nous ramène à des valeurs de plus faibles concentration pour la taille des particules d'argent.
Des spectres d'absorption ont été réalisés pour les échantillons de la série 1 et les courbes suivantes ont été obtenues :
Sur les courbes de la Figure 21 nous observons une bande d'absorption pour la contribution du Ti02 autour de 250 nm et une seconde bande pour la contribution de l'argent autour de 410 nm. Nous remarquons des pics plus prononcés pour les concentrations en nitrate d'argent de 2 et 8 mmol.L-1, pour lesquelles les particules sont de diamètre plus grand que pour les autres concentrations. Le pic de la contribution de l'argent est quasi inexistant pour [AgNOs] = 0.03 mmol . L-1.
1.7.6.2 Variation des rapports entre eau et méthanol
Deux expériences ont été réalisées dans lesquelles le méthanol a été remplacé par de l'eau ultra pure. Les conditions de l'expérience type ont été choisies, à savoir à [AgNOs] = 2 mmol.L-1, à une vitesse de 560 ym.s-1 et à P1/2 = 6 mW pour la première expérience et P1/2 = 12 mW pour la seconde. Lors des deux expériences un noircissement très rapide du microcanal a lieu au niveau de l'endroit où le laser est focalisé. Nous avons réalisé des grilles de microscopie pour les deux échantillons et avons recueilli les images suivantes :
Les solutions de ces échantillons étant toutes deux de couleur orangé pâle, nous n'avons pas tenté l'expérience pour des puissances laser plus faibles. Après mesure des particules d'argent des échantillons, nous avons constaté un diamètre moyen de l'ordre de 10 nm, soit légèrement plus petit que les diamètres obtenus dans les conditions avec méthanol. On note également une très grande différence dans le pourcentage de particule Janus obtenu, car ici on n'obtient qu'un rendement d'environ 5 % pour les deux échantillons (Figure 22), contre une moyenne de 60 % pour les échantillons obtenus à partir d'une solution contenant du méthanol. Le méthanol est donc un élément nécessaire à l'optimisation de la photodéposition de l'argent sur le Ti02.
1.7.6.3 Expérience sur un blanc : AgN03 seul sans Ti02
Dans un microcanal en verre simple, on a réalisé un blanc, c'est-à-dire une expérience de photodéposition sans 1O2 afin de vérifier la nécessité de la production de paires électron-trou pour nucléer et faire croître des particules d' argent sphériques de l'ordre de la dizaine de nanomètres. On a préparé une solution composée d'eau ultra pure et de méthanol dans des proportions volumique 1 :1, avec du nitrate d'argent pour une concentration de 4 mmol.L-1 et de l'acide nitrique à 0.025 M afin d'avoir un pH final autour de 3.5. Cette solution a été mise en écoulement dans le microcanal en verre à une vitesse de 222 ym.s-1 (soit 0.02 mL.h-1 au pousse seringue) . On a recueilli une goutte d'échantillon dont on a réalisé une grille de microscopie Le résultat est donné en Figure 23.
On observe sur l'image de la Figure 23 que l'AgN03, sous l'effet du laser, réagit pour donner de très gros amas d'argent, de taille allant de la centaine de nanomètres à plusieurs microns. La présence d'un semi¬ conducteur est ici nécessaire pour former des particules d'argent de petite taille dans les conditions de photodéposition. 1.7.6.4 Variation de la nature du réducteur
Le méthanol joue un rôle important dans la réduction de l'argent sur le i02- On a néanmoins remplacé le méthanol par du formiate de sodium (HCOONa, MHcooNa = 68.1 g. mol-1) afin d'empêcher l'argent de se resolubiliser après la photodéposition sur le i02- On a préparé une solution aqueuse de T1O2 concentrée à 5.5 mol.L-1, d'AgNÛ3 à 2 mmol.L-1 et de formiate de sodium à 2 mmol.L-1, donc pour un rapport molaire AgNOs/Formiate de 1 :1. Le pH est ajusté à 3.5 par l'ajout d'HN03 à 0.1 M.
Dans un premier temps, on a mis cette solution en écoulement dans un microcanal en polyéthylène et on a réalisé de la photodéposition d'argent sur le T1O2 en faisant varier la puissance du laser appliquée à l'intérieur du microcanal ainsi que le débit. Dans un second temps, on a préparé des solutions en faisant varier les concentrations en formiate de sodium et en nitrate d'argent et on a comparé les résultats obtenus.
Variation de la puissance laser appliquée
On a réalisé une première série d'expériences à vitesse d'écoulement constante = 560 ym.s-1, à [AgNOs] = [HCOONa] = 2 mmol.L-1, pour laquelle on n'a pas changé de microcanal entre les différentes expériences de variation de la puissance Ρ1/2· Nous avons en effet commencé par l'échantillon c) (cf. Figure 24), puis on a synthétisé l'échantillon b) et enfin le a) .
Par la suite on a réalisé une deuxième série d'expériences, cette fois en changeant de microcanal entre chaque expérience réalisée à puissance différente. On a caractérisé tous ces échantillons par microscopie et on a obtenu les images des Figure 24 et Figure 25.
Après avoir mesuré les tailles des particules d'argent de chaque échantillon et avoir évalué le pourcentage de particules Janus, les résultats ont été répertoriés dans le tableau suivant :
Tableau 7 : Variation des tailles des particules d' argent et du pourcentage de particules Janus en fonction de la puissance laser appliquée à l' intérieur du microcanal P1/2, pour les séries 1 et 2 .
Taille Taille
Nom
1/2 Ag (SD) Nom Ag (SD)
Série Janus Janus
W) (nm) Série 2 (nm)
1 Série 1 Série 2
Série 1 Série 2
Figure imgf000047_0001
c) 13.5 f) 14.8 95 95
(3.6) (2.8)
Figure imgf000047_0002
1.5 a) 12.9 d) 14.3 14 95
(3.5) (3.1)
rie I : l tilisation du même microcanal pour toutes les expériences
rie 2 : Utilisation de microcanaux différents
Plusieurs différences sont à noter entre les deux séries d'expériences, Premièrement, les particules d' argent de la série 1 sont en moyenne plus petites que celles des échantillons de la série 2. Deuxièmement, les échantillons de la série 1 sont nettement plus pollués que ceux de la série 2, par la présence de petits points noirs tout autour et même sur les particules de Ti02. Enfin le pourcentage de particule Janus diminue considérablement au fur et à mesure des synthèses avec le même microcanal, alors qu'en utilisant un microcanal différent à chaque fois, on obtient un pourcentage élevé quelle que soit la puissance P1/2 appliquée. On n'observe en revanche pas de corrélation entre la variation de la puissance P1/2 et la taille des particules d'argent.
On peut conclure que dans le cas de l'utilisation du formiate de sodium à la place du méthanol, le changement de microcanal entre les expériences est crucial. Par ailleurs il semblerait que la variation de la puissance a peu d' impact sur la formation de particules Janus et la taille des particules d'argent car on obtient les mêmes résultats pour P1/2 = 1.5 mW que pour P1/2 = 12 mW.
Variation de la vitesse d'écoulement de la solution
De même que précédemment, deux séries d'expériences ont été réalisées en faisant varier les vitesses d'écoulement de la solution dans le microcanal, à [AgN03] = [HCOONa] = 2 mmol.L"1 et à Pi/2 = 6 mW constant. Les deux séries diffèrent selon l'utilisation des microcanaux. La série 1 est constituée d'échantillons tous synthétisés avec le même microcanal tandis que la série 2 est constituée d'échantillons synthétisés avec un microcanal neuf à chaque fois. Le premier échantillon réalisé dans la série 1 correspond au b) (cf. Figure 26) . Tous les échantillons ont été caractérisés par Microscopie Electronique à Transmission et nous avons obtenu les images Figure 26 et Figure 27. Par analyse des images on a mesuré les tailles des particules d'argent et estimé le pourcentage de particules Janus obtenu. Les résultats sont regroupés dans le tableau suivant :
Tableau 8 : Variation des tailles des particules d' argent et du pourcentage de particules Janus en fonction de la vites se d' écoulement de la solution dans le microcanal , pour les séries 1 et 2 .
Taille Taille
Q Vitesse Nom Nom % %
Ag (SD) Ag (SD)
(μΙ^.ηιΐι (μηι.β- Série Série Janus Janus
(nm) (nm)
*) 1) 1 2 Série 1 Série 2
Série 1 Série 2
4.5 280 a) 13.3 d) 12.4 95 90
(2.S) (3.0)
560 b) 13.5 e) 14.8
(3.6) (2.8)
Figure imgf000049_0001
36 2240 c) 13 (2.6) f) 14.7 75 95
(3.3)
Série I : l lilisation du même microcunal pour toutes les expériences Série 2 : Utilisation de microcanaux différents
En comparant les images Figure 26 et Figure 27, on arrive à un constat similaire aux expériences précédentes, à savoir 1 ' importance de 1 ' absence de pollution initiale du microcanal utilisé. En effet, on observe sur les images de la série 1 (cf. Figure 26) un très grand nombre de petits points noirs que nous n'observons pas sur les images de la série 2 (cf. Figure 27) . Les tailles des particules d'argent ne varient pas (ou très peu) dans les deux cas. Contrairement aux expériences précédentes, le pourcentage de particules Janus ne diminue pas considérablement dans la série 1. Néanmoins, au vu de la qualité des échantillons par rapport aux points noirs, l'utilisation d'un microcanal neuf pour ce type d'expérience est vivement recommandé.
Nous pouvons conclure ici qu'aux concentrations utilisées la variation de la vitesse d'écoulement de la solution dans le microcanal n'a pas d'influence sur la taille des particules d' argent ou sur le pourcentage de particules Janus obtenues sur la gamme de variation étudiée .
Variation de la quantité molaire de formiate de sodium
Etant donné l'uniformité de la taille des particules d'argent malgré les variations de P1/2 et de la vitesse d'écoulement de la solution, nous avons fait varier la quantité molaire de formiate de sodium dans la solution. De plus, considérant l'usage unique d'un microcanal par expérience, du fait du changement de la concentration de formiate pour chaque expérience, on n'a réalisé qu'une seule série de mesures à P1/2 = 6 mW constante, V = 560 ym.s-1 et [AgNC>3] = 2 mmol.L-1 constante. On a caractérisé tous les échantillons par microscopie (cf. Figure 28) et on a recensé les résultats de mesure des tailles des particules d'argent et le pourcentage de particule Janus dans le tableau suivant :
Tableau 9 : Variation des tailles des particules d' argent et du pourcentage de particules Janus en fonction de la quantité molaire de formiate de sodium dans la solution.
[HCOONa] Taille Ag
Nom % Janus
(mmol.L-1) (SD) (nm)
Figure imgf000051_0001
On remarque ici que la baisse de la concentration en formiate de sodium, en dessous de 1 mmol.L-1, tend à augmenter la taille des particules d'argent. En effet, pour des concentrations en formiate de sodium de 1 et 2 mmol.L-1 on obtient des tailles d'argent de l'ordre de 13 nm avec un pourcentage de particule Janus en moyenne très élevé, tandis que pour des concentration plus basse, soit 0.5 et 0.8 mmol.L-1, on obtient des tailles de particules d'Ag plus grosses, de l'ordre de 17 nm avec un pourcentage de particules Janus plus faible. Ceci peut s'expliquer par le fait qu'à plus basse concentration en formiate de sodium moins de centre de germination sont créés au départ, d'où les plus faibles valeurs de pourcentage de particules Janus, et donc l'argent croît d'avantage sur ces sites, d'où des particules plus grandes. On a réalisé des spectres d'absorption des échantillons b) et d) et nous avons obtenu les courbes illustrées à la Figure 29.
Sur les courbes de la Figure 29, on observe deux pics d'absorption pour les deux échantillons aux environs de 255 nm et 285 nm qui correspondent au Ti02. On observe également un pic à 412 nm pour les deux échantillons. Ce pic correspond à la résonnance plasmon de surface pour des particules d'argent de taille inférieures à 20 nm1, qui sont bien présentes dans l'échantillon, comme nous l'avons vu sur la Figure 28.
Variation de la concentration molaire de nitrate d'argent
En partant des expériences où on a obtenu des particules d'argent plus grosses, nous avons diminué la concentration molaire de nitrate d' argent afin de s'assurer de l'obtention de particules d'argent de taille plus petites, toujours en gardant les mêmes paramètres de puissance et de vitesse. On a caractérisé les échantillons par microscopie et obtenu les images Figure 30. Après analyse de ces images on a recensé les tailles des particules d'argent ainsi que le pourcentage de particules Janus associé à chaque échantillon dans le tableau suivant :
Tableau 10 : Variation des tailles des particules d' argent et du pourcentage de particules Janus en fonction de la concentration molaire d' argent dans la solution .
Figure imgf000053_0001
En comparant l'échantillon a) avec l'échantillon b) on remarque que de diviser par dix la quantité d'argent n'a pas d'influence considérable sur la taille des particules d'argent. Par contre l'influence est majeure sur la quantité de particules Janus. Beaucoup moins de centres de germination sont créés au départ mais l'argent croit toujours plus ou moins de la même façon. Lorsque on se place au départ avec [HCOONa] = 0.5 mmol.L-1, le fait de réduire simplement de moitié la concentration du nitrate d'argent réduit de presque 40 % le pourcentage de particules Janus créé.
On a réalisé le spectre d'absorption de l'échantillon b) et on a obtenu la courbe illustrée à la Figure 31.
La courbe Figure 31 nous montre que la contribution de l'argent pour l'échantillon b) est très faible. En effet, nous observons un léger pic autour de 415 nm. Ceci confirme les résultats obtenu par microscopie (cf. Figure 30 ) . Nous concluons donc de ces expériences que la concentration en nitrate d'argent joue un rôle très important sur la nucléation des particules d'argent, de la même façon que ce que nous avons vu au paragraphe précédent 1 ' importance de la concentration en formiate de sodium.
Mécanismes réactionnels
Il est envisagé que l'oxydation directe des trous par les ions du formiate a lieu à la surface du T1O2 '16 et que des radicaux C02' se forment pendant la consommation des trous photogénérés par les anions formiates en solution,17 selon l'équation18. :
HCOO +h+→H+ + C02'
Le très grand potentiel réducteur des radicaux C02 (E°
C02IC02 = - 1.8 V) comparé à celui des électrons photogénérés (E° = - 0.29 V) ou à ceux des anions formiates (E° C02/HCOO- = - 0.2 V) les favorise dans le procédé de réduction du nitrate d'argent.17 C'est pourquoi en présence de formiate de sodium à la place du méthanol, des particules d'argent de diamètre plus grand sont obtenues.
1.8 Utilisation de double microcanaux
Afin d'écarter toutes réaction possible entre la solution en écoulement dans le microcanal sur lequel est focalisé le laser, et les parois interne du microcanal, on a réalisé des dispositifs de double microcanaux, qui consiste à recouvrir les parois d'un film d'hexadécane protecteur pendant l'écoulement de la solution aqueuse. L'efficacité du mouillage du film d'huile est assurée par la présence du surfactant.
Pour ces expériences on a utilisé des doubles canaux (premier lot) contenant un microcanal carré de 700 ym de diamètre interne dans lequel a été mis en écoulement une solution d'hexadécane et de SPAN 80 à 2%, et un microcanal rond de 500 ym de diamètre interne dans lequel a été mis en écoulement la solution de T1O2 et d'argent (Ti02 : 1.75 mg + AgN03 : 1.35 mg + CH3OH : 2mL + H20 : 2mL + HN03 0.1 M : 30 yL) .
Trois séries de mesures ont été faites pour lesquelles on a fait varier la puissance de la même manière que pour les expériences en simple microcanal, ainsi qu'une série de mesures pour laquelle on a fait varier le débit des deux écoulements.
Variation de la puissance du laser appliquée
Les solutions aqueuses utilisées ici ont été préparées de la même façon que pour l'expérience type réalisée dans un microcanal en polyéthylène . Les solutions huileuses sont préparées en mélangeant de l'hexadécane avec 2 % en masse de tensioactif SPAN 80. Nous utilisons ici un tensioactif non-ionique afin d'avoir un meilleur mouillage des parois du microcanal, et ainsi pouvoir obtenir des gouttes de solution aqueuse dans l'hexadécane.
Les trois séries de mesures ont été réalisées à vitesse d'écoulement constante. Comme nous l'avons vu précédemment, pour avoir une vitesse moyenne de 560 ym.s-1, un débit global des deux pousses seringue de 16.5 yL.min-1 est nécessaire. Or, la présence d'hexadécane ne servant ici qu'à créer une fine couche de "passivation" vis-à-vis des parois de verre, on souhaite produire un écoulement diphasique avec un maximum de solution aqueuse. On a donc opté pour un écoulement simultané de 90 % de la solution aqueuse et de 10 % de la solution huileuse soit :
QE = 0.9*16.5 = 15 yL.min-1 pour le débit de la solution aqueuse,
et QH = 0.1*16.5 = 1.7 yL.min-1 pour le débit de la solution huileuse.
Les puissances choisies pour ces expériences ne dépassent volontairement pas 2.5 mW. En effet, on a réalisé des expériences à puissance plus grande (6 mW) et on a obtenu une solution de couleur beaucoup plus sombre que les solutions obtenues lors des expériences avec les microcanaux en polyéthylène . Nous sommes descendu en puissance jusqu'à obtenir une solution d'une couleur orangée similaire à celles que nous avons pu obtenir lors des expériences dans les microcanaux en polyéthylène. Notons que la solution d'hexadecane joue bien le rôle attendu à savoir prévient de toute photodéposition aux parois du canal.
La première série de mesure a été réalisée sur une fourchette de puissance allant de 0.125 à 2.5 mW. On a caractérisé les échantillons par Microscopie Electronique à Transmission. Après mesure des particules d'argents, les résultats obtenus ont été recensé dans le Tableau 11. La qualité des images obtenues ne nous a pas permis de pouvoir estimer de manière très précise le pourcentage de particules Janus donc celui-ci n'a pas été précisé. Nous remarquons dans cette première série un pallier entre 0.5 et 1 mW: en effet les particules synthétisées à 1 et 2.5 mW sont en moyenne 1.5 fois plus grosses que celles synthétisées à 0.5 mW et moins. On a donc réalisé une seconde série d'expériences pour des puissances comprises entre 0.65 et 1 mW et avons obtenu des résultats similaires à ceux obtenus pour des puissances plus faibles de la première série. Pour confirmer ces résultats, on a fait une troisième série d'expériences pour les puissances 1 et 2.5 mW et avons obtenu des tailles de particules cette fois encore, plus faible que pour l'expérience 1. Les résultats des trois séries d'expériences ont été répertoriés dans le tableau ci-dessous, après caractérisation par microscopie électronique (cf. Figure 33) , avec les courbes des tailles des particules d'argent en fonction de la puissance P1/2 pour les trois séries Figure 32 :
Tableau 11 : Tableau récapitulatif des tailles des particules d' argent et du pourcentage de particules Janus en fonction de la puissance du laser appliquée à l'intérieur du microcanal.
1ère série 2ème série 3ème série
Figure imgf000057_0001
1 h IS.l (5.1) .i 1 .1 (3.3) b 13.7(3.5)
0.8 c 11.3 (3.8)
(1.65 cl 12.2(3.4)
0.5 e 11.8(2.7)
0.25 Γ II.: (3.3)
0.125 g 12.3 (2.8) On constate qu'en diminuant la puissance, la taille des particules d'argent diminue jusqu'à arriver à un pallier, de la même façon que pour les expériences réalisées dans des microcanaux en polyéthylène .
Des spectres d'absorption ont été réalisé pour les échantillons c, d, j et h (cf. Tableau 11) et les courbes de la Figure 34 ont été obtenues.
Sur la courbe de la Figure 34, on observe trois pics : un premier à 225 nm, un second autour de 280 nm et un dernier autour de 420 nm. Les deux premiers correspondent au T1O2 tandis que le troisième correspond à la contribution des particules d'argent.
Variation de la vitesse d'écoulement
On a réalisé des expériences en augmentant la vitesse d'écoulement de la solution dans le double microcanal, afin de vérifier la diminution de la taille des particules due à la réduction du temps de passage à travers le faisceau. On a réalisé ces expériences à puissance P1/2 = 2.5 mW constante et avec des solutions préparées de la même façon que pour les expériences en puissance. Tous les échantillons ont été caractérisés par microscopie (cf. Figure 36) et après la mesure des tailles des particules d'argent, nous avons répertorié les résultats dans le tableau suivant : Tableau 12 : Tailles des particules d' argent en fonction des vitesses d'écoulement des solutions dans le double microcanal .
Nom Débit (μΐ min ') Vitesse (jim.s ') Taille Ag (SI))
(nm)
Qw 1 5 - Q„ \ 560 14.7 (4.3)
Ow 30 - Q<> 3.3 1120 12.7 (3.3) c 2240 12.9 (3. 1 ) d Qw = 120 - Qo = 13.3 4480 11.3 (2.4)
Sur la courbe de la Figure 35 on constate qu'en augmentant la vitesse d'écoulement de la solution, on observe une diminution de la taille des particules d'argent de l'ordre de 20 %.
Comparaison d' expériences réalisées en canaux silanisés et non silanisés .
Afin d'éviter l'utilisation d'un tensioactif, on a aussi réalisé des expériences en microcanaux silanisés. On a pour cela utilisé des doubles microcanaux du deuxième lot pour lesquels les microcanaux à section carrée ont été silanisés au préalable. On a effectivement obtenu le résultat souhaité sans surfactant, c'est-à-dire un écoulement de gouttes de solution aqueuse entourées d' hexadécane . On a réalisé des expériences de photodéposition avec ces microcanaux, en faisant varier la puissance P1/2, afin de comparer les résultats obtenus avec les expériences réalisées sans silanisation et avec tensioactif. Après caractérisation par microscopie et mesure des tailles des particules d'argent, on a recensé les résultats dans le tableau suivant :
Tableau 13 : Comparaison des tailles des particules d'argent, entre les expériences réalisées avec des microcanaux non silanisés et silanisés .
Canaux non silanisés Canaux silanisés
(premier lot), avec (deuxième lot), sans
tensioactif tensioactif
Puissance
1 aille Aii (SI)) (nm) Taille Ag (SD) (nm)
IV. (mW)
2.5 14.7(4.3) 14.5 (3.9)
1 I .- 3.5) 13.3(3.8)
0.8 11.3(3.8)
0.65 12.2(3.4)
0.5 11.8(2.7) 12.3 (3.3)
0.25 12.2(3.3) 12.8(3.1)
0.125 12.3 (2.8)
On remarque ici que les valeurs des diamètres des particules d'argent ne varient pas lorsque l'on passe des microcanaux non silanisés avec tensioactif aux microcanaux silanisés sans tensioactif. Le tensioactif n'intervient donc pas dans la réaction et n'a pas d' influence sur la nucléation ou la croissance des particules d'argent. Conclusion
Des particules Janus TiC^/Argent ont été préparées. Divers paramètres ont été variés afin d' observer l'impact de ces variations sur le diamètre des particules d'argent photodéposées , et sur le pourcentage de particules Janus obtenu. Les paramètres qui ont été variés sont : la vitesse d'écoulement de la solution dans le microcanal, donc le temps de passage des particules dans le faisceau laser, la puissance du laser appliquée à l'intérieur du microcanal, la concentration en nitrate d'argent dans la solution, la quantité de méthanol dans la solution, la nature du réducteur, ici nous avons remplacé le méthanol par du formiate et avons fait varier de nouveau les paramètres de vitesse, de puissance et de concentration, et enfin nous avons fait varier le type de microcanal utilisé. En présence de méthanol, nous avons vu que la variation de la vitesse d'écoulement, de la puissance et de la concentration en nitrate d'argent font varier la taille des particules d'argent et la fraction d'argent. En effet, les diamètres des particules d'argent décroissent, de même que la fraction d'argent lorsque la vitesse d'écoulement augmente, lorsque la puissance du laser diminue et lorsque la concentration en nitrate d'argent diminue. Nous notons également un effet différent sur le pourcentage de particules Janus, il est en effet plus élevé dans les conditions expérimentales de l'expérience type et décroît progressivement en s' éloignant de ces conditions.
En l'absence de méthanol, nous avons observé une réduction quasi inexistante des ions argent sur le T1O2. Nous n'avons donc pas étudié plus en détail la variation d'autres paramètres.
En présence de formiate de sodium remplaçant le méthanol, nous avons observé des particules d'argent de diamètre plus grand en moyenne que pour des particules d' argent photodéposées dans les mêmes conditions en présence de méthanol. Ceci s'explique par le potentiel hautement réducteur des radicaux CO' formés par la réaction entre les anions formiates et les trous photogénérés . Pour des variations de vitesse d'écoulement et de puissance du laser, nous n'avons observé ni variation de la taille des particules d'argent photodéposées, ni variation du pourcentage de particules Janus obtenu. En revanche, nous observons des particules de taille beaucoup plus grande lorsque nous diminuons la concentration en formiate dans la solution. Cette augmentation de la taille des particules d' argent est accompagnée par une diminution du pourcentage des particules Janus. Ici les meilleures conditions d' obtention de particules Janus le sont pour la concentration de formiate initiale de 2 mmol.L-1.
Les expériences réalisées avec des doubles microcanaux nous ont permis d'éviter les problèmes de réactions entre l'argent et les parois internes du microcanal. Nous avons remarqué une diminution de la taille des particules d'argent avec la diminution de la puissance du laser ou avec la diminution de la vitesse d'écoulement de la solution. Exemple 2 Synthèse de particules Janus Ti02/Au : dissymétrisation des particules de 1O2 en écoulement dans un microcanal par photodéposition laser
Toutes les expériences de photodéposition de cette section ont été réalisées dans des microcanaux en polyéthylène comme décrit dans l'Exemple 1. On a voulu observer l'effet de la variation de divers paramètres sur la taille des particules d'or et sur le rendement en particules Janus.
Le principe de l'expérience est le même que pour la photodéposition de l'argent. Une solution eau/méthanol composée d'un mélange d'un semi-conducteur, ici le T1O2, et de sel métallique, en milieu acide, est mise en écoulement dans un microcanal. Un laser est focalisé sur le microcanal. L'énergie du rayonnement étant supérieure à la bande interdite du T1O2, des paires électron-trou sont générées à la surface des particules de T1O2 (cf. Equation 1) éclairés par le faisceau laser. Les électrons de la bande de conduction vont réduire le sel métallique (cf. Equation 2), ici du chloroaurate de potassium (KAUCI4, M = 377.9 g. mol-1) à la surface du T1O2 tandis que les trous de la bande de valence sont piégés par le méthanol (cf. Equation 3) .
(l) no2 hv
Figure imgf000063_0001
^ hvb ++CH3OH -> 'CH20H Résultats
2.1.1. Expérience type
Une solution comprenant un mélange méthanol/eau (1 :1) avec une concentration de 5.5 mmol.L-1 de T1O2 et de 2 mmol.L-1 de sel métallique KAUCI4, à un pH de 3.5 ajusté avec du HNO3 0.1 M est préparée. Cette solution est ensuite mise en écoulement dans un microcanal en polyéthylène de 584 ym de diamètre à une vitesse de 560 ym.s-1 grâce à un pousse seringue réglé sur 9 yL.min-1. Un faisceau laser est ensuite focalisé sur le microcanal, réglé pour que la puissance à l'intérieur de celui-ci soit de 6 mW. L'énergie du rayonnement étant supérieure à la bande interdite du T1O2 (3.2 eV) , les photons adsorbés à la surface de celui-ci vont générer des paires électrons-trous. Les électrons réduisent les ions Au3+ en surface, tandis que les trous sont piégés par le méthanol. La solution de particules Janus T1O2 + Au, de couleur rose, est récupérée à la sortie du microcanal dans un tube à essai, puis les particules sont caractérisées par Microscopie Electronique à Transmission.
L'or réduit sur le T1O2 s'observe sur la Figure 37 par des petits plots de couleur plus sombre que le Ti02. La taille des plots d'or est mesurée sur quelques centaines de particules et le diamètre moyen ici est de 1' ordre de 8 nm. Mécanismes réactionnels
De la même façon que pour la réduction d'argent, l'énergie du rayonnement étant supérieure à la bande interdite du T1O2, une paire électron-trou est générée à la surface des T1O2 éclairés par le faisceau laser
(cf. Equation 1) . Les électrons de la bande de conduction vont réduire le sel métallique à la surface du T1O2 (cf. Equation 2) tandis que les trous de la bande de valence sont piégés par le méthanol
(cf . Equation 3) .
La croissance de plots constitués d'atomes métalliques zéro-valent en petites cristallites peut se faire de deux façons,14 soit en une seule migration d'atomes :
(1) mAu → Aum soit en une réaction cathodique au niveau du premier no au métallique formé lors de la nucléation :
Figure imgf000065_0001
2.1.2. Variation de la vitesse d'écoulement de la
solution dans le microcanal
Nous nous sommes basés sur l'expérience type et avons réalisé des échantillons en faisant varier la vitesse d'écoulement de la solution dans le microcanal, à [KAUCI4] = 2 mmol.L-1 constante et à
P1/2 = 6 mW constante. Ces échantillons ont été caractérisés par Microscopie Electronique à Transmission (cf. Figure 38) . Après mesure des particules d'or (Figure 39), les résultats ont été répertoriés dans le tableau ci-dessous :
Tableau 14 : Variation de la taille des particules d'or et de la fraction d'or en fonction de la vitesse d' écoulement de la solution dans le microcanal .
Taille Au
Vitesse (μιη.β" )
(nm)
1 5 (4. )
14.5 (4.6)
Figure imgf000066_0001
D'après les données du Tableau 14, la taille des particules d'or diminue lorsque la vitesse d'écoulement de la solution augmente jusqu'à atteindre une valeur palier de 8-9 nm. De la même façon que pour la photodéposition d'argent, en augmentant la vitesse d'écoulement, les particules passent moins de temps dans le faisceau et moins d'or vient se réduire sur le Ti02.
2.1.3. Variation de la puissance du laser appliquée
La puissance du laser appliquée à l'intérieur du microcanal P1/2 a été variée, à [KAUCI4] = 2 mmol.L-1 constante et à vitesse = 560 ym.s-1 constante. Les échantillons synthétisés ont été caractérisés par microscopie (cf. Figure 40) . Les particules d'or de ces échantillons ont été mesurées (Figure 41) et les résultats ont été répertoriés dans le tableau ci- dessous :
Tableau 15 : Variation de la taille des particules d' or en fonction de la puissance Pi/2 du laser appliquée à l'intérieur du microcanal.
Figure imgf000067_0001
De ces expériences, nous nous attendions à une
diminution de la taille des particules d'or avec la diminution de P1/2. Si nous ne tenons pas compte du résultat obtenu pour la puissance P1/2 = 3 mW qui semble aberrant (dû probablement à une erreur expérimentale) , nous obtenons des valeurs de taille d'or quasi
constantes, mais qui diminuent néanmoins lorsque la puissance diminue.
2.1.4. Variation de la concentration en chloroaurate de potassium dans la solution
La concentration en chloroaurate de potassium dans la solution a été variée, à P1/2 = 6 mW constante, et à vitesse = 560 ym.s-1 constante. Ces échantillons ont été caractérisés par microscopie (cf. Figure 42) . Les particules d'or ont été mesurées (Figure 43), et les résultats ont été rapportés dans le tableau suivant : Tableau 16 : Variation de la taille des particules d'or en fonction de la concentration en chloroaurate de potassium dans la solution.
[KAuCL,] Taille Au
(mmol.L 1) (nm)
:Î 7(1/))
2 8(2)
Figure imgf000068_0001
Nous remarquons une nette augmentation des tailles des particules d' or avec la concentration en chloroaurate de potassium. Ces résultats sont cohérents vis-à-vis de ceux que nous attendions. En effet, plus la concentration de KAUCI4 au départ est élevée, plus les centres de nucléations peuvent être nourris, et les particules peuvent croître d'avantage.
2.1.5. Conclusion sur les effets des variations de ces différents paramètres
Nous avons constaté une influence des paramètres sur la taille des particules d'or formées sur le i02- En effet, en augmentant la vitesse d'écoulement de la solution dans le microcanal, nous avons constaté une nette diminution des tailles des particules d'or photodéposées . De même, nous avons constaté une nette augmentation de la taille des particules d'or avec l'augmentation de la concentration en chloroaurate de potassium dans la solution. Conclusion plus générale avec comparaison entre les deux types d' expériences
Nous retenons de ces expériences que par cette méthode de synthèse, il est possible de faire varier de manière contrôlée la taille des particules d'or ou d'argent photodéposées sur le T1O2, de même que le rendement en particules Janus, en faisant varier la vitesse d'écoulement de la solution dans le microcanal et la puissance du laser appliquée à l'intérieur du microcanal et des paramètres chimiques comme la concentration en sel métallique dans la solution et la nature du réducteur. Nous avons également remarqué comme indiqué dans la littérature, 19 que dans les mêmes conditions de synthèse, les particules d'or photogénérées sont plus petites que les particules d' argent .
Exemple 3 : Modèle de croissance des particules d' argent
Nous proposons pour ces expériences un modèle de croissance des particules métalliques sur les particules de T1O2.
Considérons l'énergie des photons utilisés (λ = 363 nm) , hv = 3,42 e¥ sur la figure 44 qui fournit l'absorption optique des phases rutile et anatase du Ti02 ([21]) .
L' intersection entre la tangente à la courbe d'absorption de l' anatase et l'axe des abscisses nous donne la valeur de la bande interdite de l'anatase, soit 3.2 eV. L'intersection entre la droite verticale correspondant à l'énergie des photons utilisés dans notre expérience avec la tangente à la courbe nous donne une valeur de l'absorption à la longueur d'onde utilisée : ~ 1?S2 cm-1 .
Nous avons précédemment calculé le col de faisceau en champs : t¾ = 37.4 yt .
Le col de faisceau en intensité correspond donc à ¾ =~ soit ¾ = 26 μπι.
Nous en déduisons l'absorption normalisée :
W = ce · .£¾ = 80 » 1
La croissance du dépôt métallique est donnée par (Hugonnot, E. ; Delville, J-P. Phys . Rev. E, 2004, 69, 051605 - 12p. ( [20] ) ) :
dp K*P , v / QZ\
— = cos(Û)■— p
J9KQp)F(T,Q) exp -— QdQ
ài 2D€- , .
JQ * /
Où p correspond au rayon du dépôt: p =—, T au temps normalisé par le temps de diffusion des espèces en solution = -^r, et t? est l'angle de contact entre la particule de T1O2 et le dépôt métallique; A " = 2:71-/ "' est une fonction normalisée traduisant la réactivité, la concentration d'électrons produit optiquement et φ| la concentration en ions Ag+ .
î . .— .— («2, F) =— -Î-W -÷ Qer^QiT) -S- ¥ exp|-(Qs - 1¥2}Τ} · erf c<WVT)]
Ç" — W"
Le temps d' irradiation renormalisé correspond à : Γ5 =— avec le temps réel d'irradiation : ts = ^ => TV =—— où Dc est la constante de diffusion des ions d'argent : Dr = 'Β'
6ιτηΕ.
Pour T = 300 K et ï) = = 1Q→Pa„ s
Avec R le rayon de l'ion Ag+ : R = 1.15 Â
Ce qui nous donne : c = 1 - i0~* m"/s
( s ) min = 560 ym/s dans l'expérience type, donc le temps d'irradiation renormalisé maximum est : Ts = 1.14.
nous avons Qutiie < 2
Figure imgf000071_0001
De plus, comme W = 80 »1 et » Queils :
F{Q, F) = 7^ [1 - e (W X) erfc(½VT)] qui devient indépendant de Q.
Ainsi à
Figure imgf000071_0002
intégrer entre 0 et Ts. Il n'existe cependant pas de primitive pour trouver une solution analytique.
De plus, W l = 85 (Pour Vs = 560 ym/s) .
En restant sur des petites vitesses nous pouvons considérer le développement de expx" &rfex. pour les grands arguments, intégrer et prendre la valeur pour le grand argument considéré.
Nous avons y exp(Z2)crfc(£) =14-∑^=i(—l)**1 quand Z grand .
A l'ordre le plus bas : exp(Z*) erfc(Z)~-r=-
Donc
Avec
Figure imgf000071_0003
Comme WTS » -^- WjTs » 1
Nous en concluons (—) = cosô -^-T
Donc {R }^-^— où P est la puissance de l'onde laser dans le milieu. Ce résultat correspond à des temps courts TS<<1 d' irradiation dans un milieu très absorbant, plus particulièrement avec (2.De) / (aO .Vs) «1.
La variation de croissance des particules d'argent dépend donc du col de faisceau en intensité et de la vitesse d'écoulement du fluide).
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Claims

REVENDICATIONS
1. Particules dissymétriques de dimension nanométrique ou micrométrique comportant un substrat T1O2 présentant une surface SI physiquement modifiée par photodéposition d'une couche métallique, et une surface S2 non modifiée.
2. Particules selon la revendication 1, dans lesquelles les deux surfaces SI et S2 sont divisées par un plan de section droite, telles que la surface SI représente de 0,1 à 10% de la surface externe totale de la particule.
3. Particules selon la revendication 1 ou 2, dans lesquelles le métal est choisi parmi l'or, l'argent, le platine et le palladium.
4. Particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lesquelles le substrat T1O2 se présente sous la forme de sphères, cubes, bâtonnets ou de forme aciculaire.
5. Particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisées en ce que leurs dimensions sont comprises entre 10 nm et 10 ym, de préférence entre 10 nm et 1 ym.
6. Procédé de synthèse continue de particules dissymétriques selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes:
A. on met en suspension des particules de T1O2 dans une solution ionique contenant au moins une source d'un métal photodéposable, ladite solution ionique étant en écoulement dans un canal fluidique dépourvu de métal; et
B. on applique un rayonnement lumineux de longueur d'onde d'excitation inférieure à 380 nm transversalement au sens d'écoulement de la suspension de T1O2 dans la solution ionique de manière à optiquement exciter la surface irradiée S2 des particules de T1O2 dans la bande interdite du T1O2, de façon à produire des paires électron/trou sur la surface irradiée S2.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le substrat T1O2 se présente sous la forme de sphères, cubes, bâtonnets ou de particules de forme aciculaire .
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 7, dans lequel la source de métal photodéposable est choisie parmi les ions métalliques Ag+, Au3+, Pt4+ et Pd2+ .
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la source de métal photodéposable est choisie parmi les sels métalliques AgN03, KAuCl4, K2PtCl6 6H20, K2PdCl6 et PdCl2.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel la solution ionique est une solution aqueuse comprenant un solvant alcoolique .
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, dans lequel la solution ionique est mise en écoulement dans une huile mouillante, de façon à former des gouttes de solution ionique isolées des parois du canal fluidique.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel l'huile mouillante est une huile de silicone ou un alcane en C12 à C20, de préférence 1 ' hexadécane .
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 12, dans lequel la solution ionique comprend en outre un surfactant.
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le surfactant est un surfactant ionique ou non ionique.
15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel le surfactant est le mono- ( 9Z ) - 9-octadecenoate de sorbitan (SPAN 80) ou le dodécylsulfate de sodium.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 15, dans lequel le canal fluidique est en une substance totalement ou partiellement transparente à la longueur d'onde du rayon lumineux.
17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel le canal fluidique est en verre ou en polyéthylène .
18. Particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 pour leur utilisation dans la vectorisation de principes actifs.
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