Étude par dynamique moléculaire de la micro-hétérogénéité dans les mélanges eau-alcools

par Larisa Zoranić

Thèse de doctorat en Physique théorique des liquides

Sous la direction de Aurélien Perera et de Srećko Kilić.

Soutenue en 2008

à Paris 6 en cotutelle avec Sveučilište u Zagrebu .


  • Résumé

    Ce travail concerne l'analyse structurale des liquides associés comme l'eau et les alcools et leur mélanges. Nous sondons par la dynamique moléculaire la micro-structure de ces liquides. A partir du calcul des fonctions de corrélations et des facteurs de structures associés, ainsi que d'un parametre d'ordre effectifs, nous proposons une vision consistente de la microhétérogénéité au sein des liquides macroscopiquement homogénes. Cette analyse nous permet de distinguer entre la micro-structure dans les liquides purs associés, de celle de micro-ségrégation dans leurs mélanges binaires, alors que le mécanisme commun est bien la liaison hydrogéne. Celle-ci structure différamment les sites partiels concernés (hydrogéne et oxygéne), tandis que les sites inertes méthyls sont purement désordonnés. Ainsi, la micro-hétérogénéité apparait comme une propriéte universelle des mélanges de liquides associés. Ce type d'ordre local n'appartient pas tout-é-fait la classe du désordre, pas plus qu'é celle de l'ordre global. Il apparait donc comme une nouvelle forme d'ordre et défie nos méthodes pour le mettre en évidence, tant du point de vue expérimental que théorique

  • Titre traduit

    ˜A œmolecular dynamics study of micro-heterogeneities in aqueous alcohol solutions


  • Résumé

    In this thesis we focus on the structural refinements present in the associated liquids. Using the molecular dynamics simulations we probe the microstructure of these liquids, namely the neat systems and alcohol-water mixtures. From the correlation functions in direct and reciprocal space and as well as the cluster distribution functions we create a consistent picture of the structural specificity that exist in the associated liquids. We made a distinction between the structural organization in pure liquids and in binary systems, first defined through the local self-association of molecules, and second corresponding to a local segregation of the components of the binary system. In each case the highly anisotropic site-site hydrogen bonding has main role. In the pure liquids the association is induced through specific site-interactions that lead to an inhomogeneous distribution ofsites, while the molecular distribution preserves the liquid-like behavior. In the binary system the micro-heterogeneity is due to the local immiscibility of the species. Micro-heterogeneity appears to be universal feature of aqueous solutions, predominantly driven by hydrogen bonding. Micro-heterogeneous order does not quite fit in the class of disorder, but neither in that of order. It appears like a new form or order, and challenges our techniques to put this in evidence, both experimentally or through simulations

  • Titre traduit

    IIspitivanje mikroheterogenosti u vodenim otopinama alkohola metodom molekularne dinamike


  • Résumé

    Osnovna tema doktorata jest ispitivanje strukturne organizacije u vodenim otopinama. Naime, na nano-skali ovi sustavi pokazuju lokalnu ureñenost koja ne narušava globalnu homogenost. Korištenjem metode molekularne dinamike ispitivali smo mikrostrukturu u tekućinama i otopinama alkohola i vode. Analizom korelacijskih funkcija u recipročnom i direktnom prostoru te distribucijske funkcije klastera odredili smo posebitosti njihove strukturne organizacije. U tekućinama, djelovanjem vodikove veze molekule se povezuju u klastere ili veće asocijacije kao što je npr. Struktura mreže. Ovakva strukturna organizacija vodi do nehomogene distribucije atoma koji sudjeluju u gradnji vodikove veze, dok molekularna distribucijska funkcija, kao i funkcije hidrofobnih atoma, zadržava svojstva homogene tekućine. U otopinama, uzrok lokalne heterogenost je takoñer vodikova veza, naime mikroheterogenost se odnosi na lokalno ne-mješanje komponenata otopina. Mikroheterogenost je opće svojstvo vodenih otopina. Ovakva ureñenost sustava na lokalnom nivou ne spada u klasu reda ni nereda. Tako da bolja definicija ovog novog svojstva predstavlja izazov eksperimentalnim i teorijskim metodama i tehnikama

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XLVI-180 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.173-180. 106 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2008 700
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