III. Chapitre III
III.7 Exemples d’applications d’EPSR
Depuis son développement en 1996, de nombreuses études ont été réalisées avec EPSR. Ces études concernent diverses applications et plus particulièrement la caractérisation des systèmes amorphes et des liquides. Dans cette partie nous présentons quelques résultats marquants de l’approche EPSR.
APPROCHE DE SIMULATION EMPIRIQUE
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Soper [7] a décrit une procédure pour dériver une fonction d’énergie potentielle empirique utilisée dans les méthodes de simulations pour reproduire des fonctions de distribution partielle de paires. En plus, il a étudié la nature de l’ordre atomique à courte portée dans le B2O3 vitreux en développant deux modèles avec différentes compositions. Ce travail a été réalisé en utilisant des données de diffraction de rayons X et neutrons. Les résultats montrent que les deux modèles donnent des profils de diffraction similaires, suggérant que les données de diffraction ne sont pas sensibles au nombre d'anneaux de B2O3 présents dans la structure [20]. Falkowska et al.
[21] ont étudié la structure du benzène confiné dans des matrices de MCM-41 par des simulations EPSR basées sur des mesures de diffusion totale de neutron. Ils ont montré que dans des pores de rayon de 18 Å, quatre couches cylindriques concentriques de molécules confinées peuvent être distinguées. Il a été montré que le nano-confinement du benzène liquide affecte principalement l’orientation et la distribution de la densité autour des molécules confinées en comparaison avec celle d’un liquide non confiné (Figure III-3).
Figure III-3: La distribution spatiale de la densité du benzène liquide calculée avec EPSR dans l’intervalle 4,85 – 7,90 Å de la molécule centrale. Les images à gauche correspondent au liquide confiné et celles à droite sont associées au liquide non confiné. a, b et c représentent les différentes
orientations par rapport à la molécule centrale [21].
Une approche similaire a été également utilisée pour étudier le profil de la densité d’absorption de l’azote dans des matrices de MCM-41. Les résultats révèlent l’existence de deux couches d’azote qui se forment à la surface de la silice et montrent que la formation de ces couches dépend de la tension superficielle [22].
Mancinelli et al. [23] ont étudié par diffraction de neutrons combinée avec EPSR, les propriétés structurales de l’eau confinée dans le MCM-41. Cette approche a conduit à la caractérisation
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de différentes couches d’eau dans les pores par l’analyse de la fonction de distribution partielle de paires. Ils ont montré qu’une distribution non-homogène de l’eau confinée existe dans les pores (Figure III-4).
Figure III-4: Représentation du profil de la densité ρ(r) le long de la direction radiale du pore. La position r=0 indique le centre du pore [23].
Bowron [24] a décrit un modèle basé sur la technique Monte Carlo pour la caractérisation des verres en utilisant la diffraction de rayons X et/ou neutrons. Ce modèle consiste à faire une analyse structurale détaillée en calculant la fonction de distribution partielle de paires.
Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons utilisé la diffusion totale des rayons X couplée à l’approche EPSR pour mieux comprendre l’effet de confinement sur les propriétés structurales des liquides (eau) confinés dans différentes matrices mésoporeuses. Afin d’atteindre cet objectif, les structures de différents échantillons utilisés ainsi que celle de l’eau confinée ont été modélisées. Ensuite, l’affinement des potentiels de référence et empirique, donne accès aux fonctions de distribution partielle de différentes paires d’atomes, qui à leur tour, clarifient l’effet de confinement sur les différents paramètres structuraux de l’eau confinée.
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Chapitre IV
Analyse des propriétés thermiques de l’eau
confinée
Chapitre IV
Analyses des propriétés thermiques de l’eau confinée ... 91 IV.1 Caractéristiques des échantillons ... 91 IV.2 Propriétés de l’eau massique ... 94 IV.3 Propriétés de l’eau confinée dans des silices mésoporeuses ... 95
IV.3.1 Cas du SBA-15 ... 95 IV.3.2 Cas du MCM-41 ... 98
IV.4 Propriétés de l’eau confinée dans les verres bioactifs ... 100 IV.5 Déconvolution de la fusion ... 102
IV.5.1 Effet de la vitesse de balayage sur le processus de la fusion ... 102 IV.5.2 Corrélation entre la congélation et la fusion ... 103
IV.6 Cinétiques de transitions ... 105 IV.7 Effet de la taille de pores sur les températures de transitions ... 109 Bibliographie ... 112
ANALYSES DES PROPRIETES THERMIQUES DE L’EAU CONFINEE
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