Recherche Avancée

Thèse soutenue

Dynamique moléculaire de monocouches adsorbées sur des substrats métalliques et ioniques

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Auteur / Autrice : Arnaud Marmier
Direction : Paul Nguyên Minh Hoang
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Besançon
Jury : Président / Présidente : D Robert
Examinateurs / Examinatrices : Claude Girardet, Jean Suzanne
Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Bourguignon, Ruth Marion Lynden-Bell, Georges Raseev

Résumé

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Ce travail théorique concerne des phénomènes d'adsorption de monocouches moléculaires sur des substrats diélectriques et métalliques. La méthode utilisée comporte deux étapes. La minimisation de l'énergie d'interaction est utilisée pour déterminer les configurations d'équilibre, l'énergie d'adsorption et la corrugation. La simulation numérique permet de faire intervenir la température et de vérifier la stabilité thermique d'une monocouche. Nous avons mis au point un code de dynamique moléculaire, adapte à l'étude des phases bidimensionnelles. Nous proposons un développement explicite des potentiels, forces et moments de forces entre deux multipoles portes par des molécules de symétrie quelconque. Les résultats concernant les applications sont les suivants : l'expérience montre que l'adsorption de petits atomes ou molécules sur Bn présente de nombreuses similarités avec le graphite, a l'exception du krypton. Nous montrons qu'il est nécessaire de modéliser les quadripoles de surface pour retrouver ce résultat. Dans le cas du système N2/CU(110), nous mettons en évidence un nouveau type de structure en engrenage contenant sept molécules par cellule primitive. Nos calculs permettent de déterminer la densité et de proposer des structures approchées (dont une ferroélectrique) pour les systèmes complexes Cf#4/Cu(110) et cf#3ci/Cu(110). L'eau s'adsorbe en une phase carrée particulièrement stable sur Mgo. Pour des taux de couverture plus élevés, une bicouche hexagonale se forme sur la monocouche carrée, bicouche qui se déforme en agrégat tridimensionnel au de la de 200 k. La dernière partie de ce mémoire concerne la diffusion de molécules polluantes dans des films d'eau supportes par une surface. A l'aide de profils d'énergie libre détermines par dynamique moléculaire contrainte, nous montrons que le substrat perturbe le film d'eau par une structuration en couches parallèles et que globalement, la présence d'eau est un frein a l'adsorption de la molécule co#2.