Thèse soutenue

Etude par dynamique moléculaire ab initio des effets d'ions et de pH aux interfaces silice/eau liquide : structure, réactivité acido-basique et spectroscopie vibrationnelle
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Auteur / Autrice : Morgane Pfeiffer-Laplaud
Direction : Marie-Pierre Gaigeot
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance le 16/09/2016
Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire analyse et modélisation pour la biologie et l'environnement (Evry, Essonne ; 1998-)
établissement opérateur d'inscription : Université d'Évry-Val-d'Essonne (1991-....)
Jury : Président / Présidente : Georges Wipff
Examinateurs / Examinatrices : Céline Chizallet, Philippe Allongue, Bernard Bourguignon
Rapporteurs / Rapporteuses : Rodolphe Vuilleumier, Eric Borguet

Résumé

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L'interface (0001) alpha-quartz hydroxylé/eau liquide est modélisée par dynamique moléculaire dans le formalisme de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT-MD). Poursuivant une étude déjà publiée sur la structure et la réactivité acido-basique de cette interface, nous élargissons l'analyse aux effets d'ions simples et de pH sur la structure et les propriétés de l'interface avec une attention particulière aux phénomènes d'adsorption ainsi qu'aux modifications de l'eau interfaciale et des sites de surface. Nous caractérisons en particulier les changements dans la réactivité de surface dus à la présence d'ions (cations alcalins et halogénures) par calcul direct de pKa et détaillons la structure de la double couche électrique dans le cas de paires d'ions.Nous cherchons de plus à calculer les spectres SFG (Sum Frequency Generation) vibrationnels à ces interfaces, ce qui serait une première pour une interface solide/liquide traitée au niveau DFT-MD. L'approche théorique de cette spectroscopie vibrationnelle non linéaire du second ordre permettrait de proposer une interprétation claire des bandes d'élongation O-H, alors que les études expérimentales continuent à diverger sur ce sujet.