Instrumentation et logiciels
Caractérisation thermomécanique
Instrumentation permettant la détermination des propriétés physico-chimiques et thermomécaniques des polymères.
Notre DXF200+ permet la mesure de la diffusivité thermique d'un échantillon sur une plage de température allant de -175 à 200 °C. L'instrument possède divers accessoires pour mesurer plusieurs types d'échantillons dont des disques (1,27 cm et 2,54 cm de diamètre), des multi-couches laminées, des poudres ou encore des liquides visqueux.
Notre DMA/SDTA 1+ permet la caractérisation de propriétés viscoélastiques (module de stockage, module de perte, facteur d'amortissement) des matériaux. Plusieurs types de mesures peuvent être effectuées: balayage en force (entre 0 et 40 N), balayage en fréquence (entre 0 et 1000 Hz), balayage en température (entre -120 et 500 °C), ou encore balayage en amplitude de déformation (entre 0,00001 et 1 mm).
Notre VHF 104 permet la caractérisation des propriétés viscoélastiques des matériaux caoutchoutiques et élastomériques jusqu'à des fréquences très élevées (10000 Hz) en utilisant la résonance avec le matériau à tester pour extraire ces informations. La température peut être contrôlée entre -40 et 110 °C. La plage de fréquences analysées dépend de l'échantillon et de son assemblage, mais varie entre 100 et 10000 Hz.
Notre TGA 2, muni d'un auto-échantillonneur à 34 positions, permet la caractérisation des températures de dégradation d'échantillons sur une plage de températures allant de 25 à 1100 °C sous atmosphère d'azote. L'atmosphère peut également être changé au besoin pour de l'air (atmosphere oxydante) ou de l'argon (encore plus inerte que l'azote).
Notre TMA permet la caractérisation des coefficients d'expansion thermique linéaire (CLTE), ainsi que la réalisation de mesures contraintes-déformations à faibles forces (0,01 à 1 N) et sur de faibles déformations (max 50%, ± 5 mm). La température est contrôlée sur une plage allant de -150 à 500 °C.
Nos 2 bras robotiques permettent d'automatiser certaines tâches répétitives comme le maniement de la presse ou encore le déplacement répétitif d'objets en laboratoire.
Nos balances permettent de faciliter la préparation des échantillons pour les différentes techniques ou la masse prélevée nécessite une grande précision. La balance semi-micro a une résolution de ±0,00001 g, alors que la balance analytique a une résolution de ± 0,0001 g.
Notre DSC 3+ permet la caractérisation des propriétés thermiques (températures de transition de phase, capacité calorifique, enthalpies spécifiques) qui s'observe sur une plage de température allant de -150 à 500 °C grâce à son refroidissement à l'azote liquide, avec des vitesses de balayage allant jusqu'à 50 °C/min. Les analyses avec modulation en température peuvent également être réalisées (stochastique, sinusoïdale, TOPEM).
Notre presse chauffante est capable de monter jusqu'à 500°C et d'appliquer une pression jusqu'à 30 tonnes pour faire la mise en forme des échantillons les plus difficiles. Plusieurs moules sont également disponibles, donc des moules de 12,7 mm et de 25,4 mm de diamètre.
Notre rhéomètre MCR 302e est muni d'un contrôleur de température allant de -40 à 200 °C. Il vient avec divers accessoires et géométries de mesure (plaque-plaque 25 mm, plaque-plaque 50 mm, cône-plaque 25 mm, cône-plaque 50 mm et cylindre concentrique 25 mm), ainsi qu'une cellule de mesure pour faire de la spectroscopie diélectrique pendant des analyses de rhéologie (cellule DDS).
Notre ViscoQC 300L est parfait pour mesurer la viscosité de solutions dont la viscosité dynamique se situe entre 1 mPa.s et 6 kPa.s.
Caractérisation structurelle
Instrumentation permettant la détermination de la microstructure des polymères.
Notre appareil permet d'effectuer des mesures de DLS, ELS et PALS, avec la possibilité d'automatiser l'acquisition des mesures en fonction du temps et de la température, mais en plus en fonction du pH ou de la concentration d'additifs grâce à l'autotitrateur. L'appareil permet donc de caractériser la distribution de tailles ainsi que la stabilité des échantillons sous diverses conditions.
Nos 2 SECs analytiques EcoSEC sont munis d'un détecteur d'indice de réfraction (RI), d'un détecteur de diffusion statique de la lumière avec 3 angles (15°, 90° et 173°), ainsi que d'un viscosimètre de type pont de Wheatstone à 4 capillaires. Leurs pompes en céramiques sont idéales pour effectuer des analyses même dans des solvants organiques généralement considérés agressifs comme le DMF.
Cet instrument est l'un des rares (le seul à notre connaissance) au Canada à posséder à la fois la triple détection (permettant la détermination de la distribution de masses molaires et des degré de branchement) et la collection de fractions (permettant de récolter séparément les différentes distributions de masses molaires ou même de fractionner une distribution en plusieurs pour des analyses subséquentes, par exemple en MALDI-TOF MS).
Notre chromatographe préparatif à exclusion stérique permet la séparation et le fractionnement d'échantillons allant jusqu'à 200 mg par injection. Grâce au fractionnement, il est également possible de séparer les différentes distributions de taille et de les récolter séparément pour des analyses subséquentes. De plus, le système peut également être diversifié dans son usage en changeant la colonne pour permettre toutes autres formes de chromatographie préparative (par exemple du LC-Prep en phase normale ou en phase inverse).
Notre chromatographe flash permet la purification des solvants et des monomères requis tant dans les analyses que dans les synthèses. Il est également mis à la disposition des étudiants qui souhaiteraient s'affranchir d'effectuer une purification flash manuelle dans leur projet de recherche.
Notre diffractomètre de rayons X de poudres permet d'automatiser l'analyse de plusieurs échantillons (8) consécutivement, permettant de lancer une série d'analyse, puis d'aller effectuer d'autres tâches pendant ce temps, idéal pour l'obtention rapide d'une grande quantité de résultats de qualité pour sonder la cristallinité des matériaux, dont les polymères semi-cristallins.
Notre microscope électronique de table envoie un faisceau d'électrons à bas voltage (environ 5 kV) sur un échantillon monté sur une grille (pour des analyses en transmission, TEM, en diffraction d'électrons, DIFF, ou en balayage, SEM) ou sur un support en cuivre solide (pour du SEM). Le mode SEM est idéal pour tout type d'échantillon avec son détecteur d'électron rétrodiffusé. Les modes TEM et DIFF sont idéaux pour les échantillons organiques (composés des atomes H, B, C, N, O, F, P). Tout atome plus lourd absorbera les électrons et ne sera donc pas visible sur le détecteur.
Notre robot RTC de PAL a été conçu sur mesure pour permettre la préparation automatisée de plaques MALDI. Le système peut être adapté pour prélever les volumes souhaitées d'échantillons, d'agents cationisant, de matrices et de solvants, puis les déposer dans une plaque de mélanges sur une plaque vibrante pour effectuer les mélanges, avant de venir prélever dans chacun des puits les échantillons et les déposer directement sur la plaque MALDI. Le système a été conçu pour fonctionner avec les plaques MALDI de JEOL de 96 et de 384 puits.
Notre sonde RMN cryogénique (Cryo NMR) est idéalement pour augmenter drastiquement le rapport signal/bruit nécessaire pour la caractérisation des biopolymères et des protéines.
Notre sonde haute résolution à rotation à l'angle magique (HR-MAS) permet l'analyse des polymères gélifiés en faisant une mesure hybride entre une analyse RMN en solution (avec une faible quantité de solvant deutéré) et une analyse en RMN à l'état solide.
Notre MALDI-TOF MS permettra la détermination des structures et microstructures des polymères même jusqu'à des hautes masses molaires grâce à sa spirale de 16 m de long qui permet d'accélérer les hautes masses molaires de sorte à maintenir une résolution isotopiques jusqu'à 5000 g/mol, ou encore une résolution moléculaire jusqu'à 35000 g/mol. Son mode linéaire permet d'obtenir la distribution de masses molaires jusqu'à 500000 g/mol pour les polymères de très hautes masses molaires.
Calculs, modélisation et intelligence artificielle
Instrumentation et logiciels permettant la modélisation des polymères, ainsi que le développement de notre intelligence artificielle.
Gaussian 16 est un logiciel de calculs quantiques permettant de prédire les propriétés fondamentales de molécules. Pour les polymères, il est particulièrement utile pour déterminer la facilité avec laquelle un segment d'une chaine de polymère peut tourner sur elle-même (par rotation d'angles dièdres) en calculant l'énergie potentielle de ces rotations. Les barrières d'énergie associées aux rotations peuvent ensuite être utilisées pour prédire la température de transition vitreuse (Tg) du polymère correspondant. GaussView 6 est un logiciel de construction moléculaire qui permet de préparer le système à simuler dans Gaussian 16. Une license de site (Université de Sherbrooke) a été achetée, sans limite de nombre d'installation.
Materials Design MedeA est un logiciel qui permet de construire un système et de définir le type de calculs ou de modélisation à effectuer sur le système. Plusieurs modules ont été achetés pour permettre la modélisation de surfaces et d'interfaces de matériaux variés (polymères, oxydes, métaux, …). Un module donnant accès au moteur de calcul VASP 6 à partir de MedeA a également été acheté. Un nombre limitée de licenses ont été achetées.
Le logiciel BIOVIA Materials Studio permet de construire des systèmes polymériques périodiques afin d'effectuer des simulations atomistiques (dynamiques moléculaires) pour modéliser les propriétés des systèmes polymériques dans diverses conditions. Un nombre limitée de licenses ont été achetées.
Un serveur de calculs fonctionnant sur Ubuntu avec un processeur AMD a été acheté pour permettre l'utilisation des logiciels de calculs et de modélisation sur une interface plus avantageuses pour les calculs (Ubuntu/Linux). Il a les spécifications (partielles) suivantes:
- CIARA Kronos W405T-G6
- AMD Ryzen Threadripper PRO 5975WX, 32C/64T
- 4 TB SSD
- 256 GB DDR4-3200
- RTX3060, 12 GB
Un serveur de calculs fonctionnant sur Windows 11 avec un processeur Intel a été acheté pour permettre l'utilisation des logiciels sur une plateforme plus familière (Windows 11). Il a les spécifications (partielles) suivantes:
- CIARA Kronos 300T-G5
- Intel i9 10980XT 18C/36T
- 4 TB SSD
- 128 GB DDR4-3200
- RTX3060, 12 GB
Un serveur Dell a été achetée pour permettre le développement des algorithmes d'intelligence artificielle. Le serveur a les spécifications (partielles) suivantes:
- Serveur: Dell PowerEdge R750XA
- 2 CPU Intel Xeon Gold 6338 2G, 32C/64T, 11.6 GT/s, 48M Cache, Turbo, HT (205W) DDR4-3200
- 5x 4TB SSD SAS (RAID5)
- 32x 64GB RDIMM, 3200 MT/s
- 2x NVIDIA Ampere A100 80GB GPU