Séminaire - Pascale Launois : Structuration, diffusion et dynamique de l'eau nanoconfinée

Innovation technologique Liliane Bettencourt (2022-2023) - Lydéric Bocquet Collège de France Année 2022-2023 Séminaire - Pascale Launois : Structuration, diffusion et dynamique de l'eau nanoconfinée Explorer le transport des fluides à l'échelle nanométrique a nécessité le développement de dispositifs expérimentaux originaux, qui permettent de mesurer un flux au travers d'un nano-canal individuel. À l'opposé de cette approche « nano », les approches « macroscopiques », c'est-à-dire les études des propriétés des fluides nano-confinés sur des milliards de milliards de nano-canaux, apportent des informations complémentaires. Les objets d'étude sont les nanotubes d'imogolite, de stœchiométrie SiAl2O7H4. Ces nanotubes d'argile présents dans les sols peuvent également être synthétisés par chimie douce. Le couplage de simulations de dynamique moléculaire avec deux approches expérimentales « macroscopiques », la diffusion des rayons X et la diffusion quasi élastique des neutrons donne accès à la structuration de l'eau dans les nanotubes ainsi qu'à son coefficient de diffusion. Deux sortes d'eau sont mises en évidence dans les nanocanaux, l'une diffuse le long de l'axe du nanotube et l'autre, qui présente une structuration originale, ne diffuse pas selon cet axe. Une mesure de flux sur un nanotube individuel aurait sondé seulement l'eau mobile centrale. D'autres résultats d'expériences « macroscopiques », sur la dynamique très particulière de l'eau dans les nanotubes de carbone, seront finalement discutés. Pascale Launois, directrice de recherche au CNRS, réalise au Laboratoire de physique des solides d'Orsay des recherches de physique fondamentale dans les domaines de la nanofluidique ou du stockage de l'hydrogène. Elle aborde le domaine nano sous l'angle macroscopique, avec l'étude statistique d'un grand nombre de nano-objets. Les méthodes expérimentales utilisées sont principalement la diffusion des rayons X et la diffusion quasi élastique et inélastique des neutrons. Elles sont couplées à des simulations, indispensables pour extraire des paramètres physiques des expériences. Ces études sont extrêmement complémentaires aux études réalisées par d'autres équipes à l'échelle du nano-objet unique.