Effets de charges discrètes aux interfaces d'un électrolyte confiné

par Lionel Foret

Thèse de doctorat en Sciences physiques et de l'ingénieur. Laser et matière dense

Sous la direction de Alois Würger.

Soutenue en 2003

à Bordeaux 1 .


  • Résumé

    Dans un film électrolyte plan, lorsque la distance entre les charges de surface excède la longueur d'écrantage, l'approximation de distribution continue de charge de surface ne s'applique plus. Il faut prendre en compte la nature discrète des charges. Dans une géométrie interfaciale, l'écrantage de charges ponctuelles n'est pas exponentiel mais algébrique ; la densité de charges d'écrans et le potentiel d'interaction écranté variant en r-3. En conséquence : (i) Il y a étalement du nuage d'écrantage qui dans un film électrolyte fin peut alors avoir une largeur typique bien supérieur à la longueur de Debye. (ii) L'interaction entre les charges est à longue portée malgré l'écrantage ; nous montrons que, malgré la dépendance en r-3, il ne s'agit pas d'une interaction dipolaire. Lorsque la nature discrète des charges est pertinente, la pression s'exerçant sur les interfaces du film diffère de celle de surface chargée de manière homogène. La pression provient, dans ce cas, de la force exercée par chaque charge discrète et varie, en conséquence, linéairement avec la densité de charge. La pression des charges discrète est très inhomogène et peut induire des déformations lorsque les interfaces sont "molles". . Deux charges induisent deux déformations de l'interface qui vont interagir. Nous montrons que les déformations de deux charges sur une interface liquide se repoussent. Cet effet n'est donc pas à l'origine de l'attraction entre charges de surface observée expérimentalement récemment.

  • Titre traduit

    Discrete charges effects at the interfaces of a confined electrolyte


  • Résumé

    In an electrolyte film, if the lateral surface charge distance exceeds the screening length, the standard continuous approximation for the charge distribution fails. The discrete nature of the charge has to be taken into account. In interfacial geometries, screening of punctual charge is no longer exponential but algebraic ; the screening cloud charge density and the screened potential decay as r-3. As a consequence : (i) The screening cloud is spread along the interface and can reach a typical lateral length larger than the Debye length. (ii) There is a long-range interaction between the charges. We have shown that despite the r-3 law, this is not a dipolar interaction. If the discreteness of the charge is relavant, the disjoining pressure of the film deviates from that of homogeneously charged surfaces. The pressure is now due to the force created by each discrete charge and is thus, linear in surface charge density. The pressure of the discrete charges is strongly inhomogeneous and may deform "soft" interfaces. The deformations superposition induces an effective interaction of the surface charges. We have shown that the effective interaction of two charges on a liquid interface is repulsive. Thus, this force is not responsible for the charges attraction observed in recent experiments.

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Informations

  • Détails : 128 p.
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Bibliogr. p. 125-128

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