Etude de l'effet du confinement et de la température sur l'organisation en réseaux connectifs des molécules d'eau

par Jean-Blaise Brubach

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Techniques et industries diverses

Sous la direction de Pascale Roy.

Soutenue en 2002

à Paris 11, Orsay .


  • Résumé

    Les effets du confinement sur l'organisation des molécules d'eau en réseau connectif sont très peu connus. Le but de la présente étude est d'évaluer l'étendue des perturbations sur l'organisation des molécules d'eau en réseau, par différents systèmes de confinement qu'ils soient ioniques ou non et dans des gammes de taille susceptibles de modifier la dynamique du réseau. Pour ce faire nous avons sélectionné deux systèmes micellaires et un système lamellaire dans des gammes de taille comprises entre 10 et 200 angström impliquant des cœurs d'eau contenant entre 10 et 130000 molécules d'eau. Nous nous sommes attachés à établir des liens entre la structure et les propriétés d'organisation des molécules, soit en utilisant des systèmes de géométrie et de taille connues (micelle AOT) ou soit en effectuant des mesures (Diffusion de Neutron) qui en permettent une caractérisation précise. L'utilisation d'un spectromètre à Transformée de Fourier couplé au rayonnement synchrotron, dans l'infrarouge lointain, a permis de réaliser des mesures sur des échantillons très absorbants tout en conservant un bon rapport signal sur bruit. Grâce à l'étendue de son spectre l'ensemble spectroscopique SIRLOIN est idéalement adapté à l'étude de l'intégralité des modes intermoléculaires pour l'eau en volume ou confinée dans des systèmes à deux ou trois dimensions. Il a permis ainsi la première étude complète de l'eau "bulk" dans l'infrarouge moyen et lointain, en fonction de la température fournissant ainsi la première comparaison avec les prédictions des modèles de percolation. De plus les premières observables par spectroscopie infrarouge de la bande de connectivité sur des systèmes micellaires et lamellaires sont également redevables à la brillance supérieure du rayonnement synchrotron. Nous avons pu mettre en évidence le rôle important joué par les molécules d'eau à l'interface, en contact direct avec la partie hydrophile des tensioactifs formant ces systèmes de confinement.


  • Résumé

    The aim of this study is to quantitatively evaluate the extent of the perturbation of water organisation rising a well-controlled confining medium. We have selected two reversed micelles systems, ionic (AOT) or not (DMP), and one lamella systems in a range of size between 10 and 200 angstrom involving typically water pool of 10 to 130000 water molecules. Besides, when not available in the litterature the micelle sizes have been precisely measured using Small Angle Neutron Scattering in order to establish the link between the structure and the organisation of the water molecules. This step allowed the study of systems with well-known sizes and geometries. The use of a Fast Fourier Transform Spectrometer coupled with synchrotron radiation (SIRLOIN beamline) in far infrared has allowed to realise measurements of these highly absorbent samples with a good signal to noise ratio. Thanks to its spectral range, the ensemble SIRLOIN is well adapted to both the study of all the intermolecular and intramolecular mode of vibration of the water molecule as well as to the study of the vibration of the molecules forming the confining system itself. We present here the first study of the bulk water in mid-infrared and far infrared region as a function of the temperature and the first comparison with predictions from the model of percolation. Besides, the first observation in the far infrared of the water connectivity band within both micelles and lamella systems are also indebted to the high brilliance of the synchrotron radiation. We have also highlighted the important role played by the water molecules at the interface in direct contact with the hydrophilic part of the surfactant of these different systems of confinement.

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Informations

  • Détails : VI-222-XXIV p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2002)69
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