Dynamique multi-échelles de l’eau dans des nanocanaux d’oxydes métalliques
Allocation post-doctorale, 18 mois, AAP 2017-1
Equipe : Laboratoire de Physique des Solides
Porteur de projet : Pascale Launois
Résumé :
A l’échelle nanométrique, les fluides présentent de nouvelles propriétés dynamiques et de diffusion. Ainsi, par exemple, l’eau glisse sans frottements ou presque dans les nanotubes de carbone ! La compréhension de la dynamique de l’eau dans des nanocanaux revêt un intérêt notable en physique fondamentale comme pour des applications dans les domaines de la désalinisation, de la nano-filtration ou de l’énergie. Mais jusqu’à présent les études expérimentales sont peu nombreuses au regard des simulations numériques. Nous proposons ici une telle étude expérimentale.
L’objet du post-doctorat, qui sera coordonné par Pascale Launois au Laboratoire de Physique des Solides (Orsay) et par Pierre Levitz au laboratoire PHENIX (Paris), est l’étude de la dynamique multi-échelle de l’eau dans des nano-canaux d’oxydes métalliques. Ces nano-canaux sont des nanotubes d’imogolite hydrophiles et des nanotubes d’imogolite fonctionnalisés hydrophobes. Leurs pores offrent l’une des rares possibilité d’étudier la dynamique de l’eau nano-confinée dans des géométries bien définies et pour différentes interactions avec l’interface. Cette dynamique devrait être un processus multi-échelles qui mette en jeu à la fois les interactions de proximité avec la paroi et la contrainte géométrique liée au diamètre du pore cylindrique. Le (la) chercheur en post-doctorat sera principalement en charge d’expériences de dynamique à différentes échelles de temps. Il s’agira d’expériences de temps de vol et d’écho de spin de neutrons, qui lui permettront de sonder la dynamique pour des temps inférieurs à la nanoseconde et d’expériences de relaxométrie RMN à fréquence variable (RMND) et de RMN bi-dimensionelle bas champ magnétique, avec un intérêt particulier sur une fenêtre en temps entre quelques ns et la ms. Ce travail s’appuiera sur les équipements des équipes impliquées (Erwan Paineau, Stéphan Rouzière, Pascale Launois, Laboratoire de Physique des Solides, Orsay : diffractomètres à rayons X et chambre à humidité contrôlée spécialement conçue pour des expériences de diffusion X in situ, afin d’analyser le taux d’hydratation des nanotubes ; Pierre Levitz, , Anne-Laure Rollet and Guillaume Meriguet pour la plateforme de relaxométrie RMN du laboratoire PHENIX). Les expériences neutroniques seront réalisées sur sources française ou européennes, en collaboration avec Stéphane Rols de l’Institut Laue Langevin. Notre objectif est d’obtenir un jeu complet de données originales sur la dynamique multi-échelles de l’eau dans des systèmes nanoporeux modèles (hydrophiles et hydrophobes), et de présenter ainsi une première image globale des phénomènes physiques associés.
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