Les techniques de Résonance Magnétique Nucléaire appliquées à l'étude structurale de matériaux : imagerie et diffusion en milieux confinés

NMR as a tool to characterize porous media : imaging and diffusion experiments in confined structures

• Auteur / Autrice : Jean-François Kuntz
• Direction : Daniel Canet, Pascal Palmas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et physicochimie moléculaires
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transformation de Laplace

Matériaux poreux

Résonance magnétique nucléaire

Résumé

Au cours de cette thèse, nous avons évalué les possibilités offertes par les techniques de Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) et l'utilisation de gradients de champ magnétique dans l'étude structurale de matériaux polymères poreux. Dans une première partie, le phénomène de diffusion restreinte a été étudié en observant l'évolution du coefficient de diffusion apparent. Cette approche nous renseigne sur la tortuosité et sur le rapport surface / volume des pores. La transformée de Laplace Inverse appliquée dans la seconde dimension de l'expérience DOSY fournit une image de l'hétérogénéité du système en corrélant le coefficient de diffusion et la fréquence du spectre RMN. Dans une seconde partie, nous avons évalué la possibilité de déterminer des données structurales à partir du phénomène de diffraction diffusive. L'étude des différents systèmes modèles et d'un polymère poreux réel ont permis d'évaluer les différentes séquences RMN disponibles (B0 et B1) ainsi que l'effet de l'hétérogénéité structurale sur les résultats expérimentaux obtenus.

Our recent interest for porous media with high opened porosity leads us to develop and use new tools based on Nuclear Magnetic Resonance (NMR) to characterize porous structures. NMR pulsed field gradients measurements of the restrained diffusion of confined fluids constitute an efficient method to probe the local geometry in a porous media. The evolution of the apparent diffusion coefficient (Dapp) yields average information on the surface / volume ratio of porosity and tortuosity of the network. Applying an Inverse Laplace Transform in the second dimension, experiments reveal a relationship between resonance frequencies and local geometry, confirmed by the exchange spectroscopy (EXSY). Another source of information (size and heterogeneity of the network) was given by the diffusive diffraction pattern, obtained on model samples (packed spheres embedded with water) and for the very first time on a reel porous polymer using B1 gradients.