Academic literature on the topic 'Électrocinétique (effets d'interface)'

Ce travail de thèse a permis de se focaliser sur le traitement électrocinétique d’un sol argileux. Le but consiste alors à étudier l’évolution de la structure des mélanges de kaolinite + smectite pollués avec du plomb après un traitement électrocinétique. Il s’agit d’appréhender les éventuelles variations des propriétés mécaniques des sols après l’électrocinétique. Du point de vue de la structure, de façon générale de faibles variations de la porosité (porosimétrie au mercure) ont été observées après le traitement électrocinétique
This thesis work focused on the electrokinetic treatment of clay soil. The aim is to study the evolution of the structure of kaolinite + smectite mixtures polluted with lead after an electrokinetic treatment. The aim is to understand the possible variations in the mechanical properties of soils after electrokinetics. From a structural point of view, generally small variations in porosity (mercury porosimetry) were observed after the electrokinetic treatment

L’électrophorèse capillaire, quoiqu’étant une technique analytique très puissante, souffre d’un manque en sensibilité avec les détecteurs spectrophotométriques. Pour palier ce problème il est possible d’utiliser des méthodes de préconcentration électrocinétiques in-situ. Les travaux menés au cours de cette thèse se sont attachés à développer de nouvelles méthodologies de préconcentration électrocinétique. Tout d’abord, il a été montré que le greffage des capillaires de silice avec du polyacrylamide linéaire permet en milieu acide complexe de réduire fortement l’écoulement électroosmotique ce qui favorise la mise en œuvre des techniques de préconcentration. Ensuite, le couplage de deux méthodes de préconcentration, l’amplification de champ électrique avec une injection électrocinétique et du sweeping a été examiné. En étudiant le mécanisme grâce à des plans d’expérience et de la simulation, l’influence des paramètres expérimentaux ainsi que leurs rôles ont été éclaircis et la procédure d’optimisation simplifiée. A la suite de ces résultats, une procédure d’analyse d’herbicides présents dans des eaux de distribution a été développée, permettant leur détection à un niveau proche de celui spécifié par l’Union Européenne sans étape préalable d’extraction. Ensuite, l’utilisation de liquides ioniques à longue chaîne pour améliorer la sensibilité d’une méthode appelée « Micelle to Solvent Stacking » a été étudiée et des améliorations d’un facteur 10 ont été obtenues par rapport aux gains obtenus avec des surfactants classiques (application à des herbicides et des anti-inflammatoires). Enfin, pour améliorer les gains en sensibilité avec de plus une spécificité élevée, une preuve de concept a été développée en utilisant un aptamère pour l’analyse sélective d’Ochratoxine A à l’état de trace dans le vin, ce qui ouvre de nouvelles perspectives pour l’utilisation de cet outil biologique en électrophorèse capillaire
Capillary electrophoresis is a powerful separation technique, but it suffers from a lack of sensitivity when optical detectors are used. In order to resolve this problem, in-situ electrokinetic preconcentration techniques are available. During these researches, some of these techniques had been investigated. First of all, it was shown the coating of silica capillary walls by linear polyacrylamide reduced efficiently the electroosmotic flow even in complex acidic media which improve the electrokinetic preconcentration yields. Secondly, the hyphenation of field amplification with electrokinetic injection and “sweeping” was examined. The mechanism of this technique was deeply studied thanks to chemometric approaches and simulation. The results allowed to clarify the influence of experimental parameters and to simplify the optimization procedure. Following these results, an analytical procedure for the analyses of herbicides in tap water was developed and detection near to the specified level of European Union was obtained without any extraction procedure. Thirdly, it was shown the utilization of ionic liquids in the so-called technique “Micelle to Solvent Stacking” provided sensibility enhancements of 10 by comparison with classical surfactants (application to herbicides and anti-inflammatory drugs). Finally, thanks to the use of a specific aptamer, a proof of concept was developed for the selective preconcentration of Ochratoxine A in wine. This last work open new perspectives for the utilization of these biological tools in capillary electrophoresis

La stabilité d’une solution contenant des espèces chargées (ions/colloïdes) dépend de la taille et de la charge électrique des entités chimiques en suspension ainsi que des propriétés du solvant. En particulier, la charge électrique est à l’origine des forces d’interactions électrostatiques entre les espèces en solution. Cette grandeur détermine leur tendance à s’agglomérer, à sédimenter ou non au cours du temps, ce qui est essentiel à connaître dans de nombreux secteurs tels que la cosmétique, la pharmacie, etc. Ces propriétés de charge sont cependant difficilement accessibles. Elles peuvent être décrites par la charge structurale des objets, rarement mesurée, ou par la charge effective, souvent estimée par des mesures de mobilité électrophorétique ou de potentiel Zêta. La méthode usuelle pour déterminer la mobilité électrophorétique est l’électrophorèse mais cette technique présente plusieurs limitations en particulier dans le cas des suspensions opaques (absorption), des suspensions concentrées (diffusion multiples) et des suspensions à forte conductivité. La technique d’acoustophorèse, très peu répandue, permet de contourner la plupart de ces difficultés. Cette technique est la seule adaptée aux milieux concentrés et/ou opaques, aqueux ou non, dont la taille s’étend de l’ion à la particule micrométrique tels que nombre de systèmes réels et complexes d’intérêt industriel (lait, peinture, ciment, etc. ). Le principe de la mesure (phénomène prédit par Debye, J. Chem. Phys, 1, 13 (1933)) est l’analyse de la réponse électrique d’une suspension soumise à une onde de pression. L’objectif du travail était de concevoir et industrialiser un dispositif d'acoustophorèse avec trois contraintes dominantes : un petit volume d'échantillon, un accès au signal brut et aux outils de traitement de ce signal mais aussi de bien comprendre les possibilités de la technique. Le manuscrit présente dans un premier temps, les notions nécessaires pour décrire l'environnement d'un objet chargé en solution et les techniques électrocinétiques disponibles permettant d'accéder à la charge d'une espèce. Dans un second temps, l'analyse de la littérature et des appareils existants permet de comprendre l'état actuel de la technique du point de vue théorique et expérimental et d'identifier les verrous technologiques qui limitent ses capacités. Dans un troisième temps, nous présentons la conception et le développement du dispositif innovant auquel nous avons abouti. Pour finir, nous présenterons sa validation par des mesures sur des systèmes modèles en travaillant avec un volume de quelques millilitres. L’accès au signal permet de juger de la pertinence des résultats, qui apparaissent très satisfaisants pour de nombreux systèmes du nanomètre au micromètre
The stability of a solution containing charged species depends on the size and on the electric charge of the chemical entities suspended in the solution as well as on the properties of the solvent. In particular, the electric charge is at the origin of the electrostatic forces between the charged entities. This electric charge determines their tendancy to agregate and to sediment or not over time ; this information is essential in areas such as cosmetics or pharmaceuticals. However, determining these charge properties is difficult. They maybe quantified by the stuctural charge of the object, which is rarely measured or by the effective charge often estimated by means electrophoretic mobility or zeta potential. The usual method to determine the electrophoretic mobility is the electrophoresis but this technique cannot be used for opaque suspensions, concentrated suspensions and suspensions with high conductivity. The scarcely used acoustophoretic method allows us to bypass these difficulties. This technique is the only one adapted to concentrated or opaque environments as well as many solutions of indutrial interest, whatever the size of the charged species, from the ion to micrometric particles. The principle of measurement (predicted by Debye, J. Chem. Phys, 1, 13 (1933)) is the analysis of the electric response of the solution under a pressure wave. Our objectve was to design and industrialize an acoutophoresis prototype having the three following charateristics : a much smaller sampling volume than previous devices, direct access to the raw signal, specific tools for the treatment of the signal and a better understanding of the technical possibilities of the techique. Firstly, the report presents the notions necessary to describe the environment of charged objects in a solution and the electrokinetic techniques available to characterize such charged systems. Secondly the analysis of the literature and of actual devices allows us to understand the current state of the technique from both theoretical and experimental points of view. Thirdly we explain the conception and the development of our prototype as a finish product with the desired characteristics. Finally, we present measurements on several model systems, which validate the efficiency of our innovative prototype

L'augmentation de l'adhésion entre un polymère thermoplastique (TP) et un réseau polymère thermodurcissable TD comporte un intérêt pratique indéniable dans diverses applications industrielles. Dans cette étude, des interfaces planes entre des TP de haute Tg, le PPE ou le PEI, et des réseaux TD époxy-amine issues d'une jonction à différentes conversions sont étudiées. La mesure de 1' énergie de surface par mouillage ainsi que la microscopie à force atomique (AFM) ont permis de caractériser l'évolution des propriétés de surface des réseaux époxy-amine avec la conversion et selon leur stoechiométrie. La structure des interfaces a été observée par microscopie électronique à balayage, MEB, à transmission, MET, et par AFM. Des morphologies d'interfaces très variables peuvent être obtenues par polymérisation directe des systèmes réactifs époxy-amine sur un film TP. Si le diagramme de phase montre que le mélange correspondant est non miscible quelque soit la conversion, des interfaces de profondeur < 20 nm sont obtenues. Dans le cas opposé, l'existence d'une fenêtre de miscibilité permet la diffusion des comonomères dans la couche thermoplastique pour des conversions en fonction époxy faibles, Xe < 0,20 à la température de cuisson. Une interphase de profondeur 200 à 400 ~rn est générée pour ces systèmes. Une morphologie graduelle est observée comme conséquence du gradient de concentration lors de la séparation de phase. L'énergie de fracture (Ge) de ces interfaces est mesurée grâce au test de clivage, ADCB, après polymérisation, et les modes de rupture sont observés en fond de fissure par MET et sur les surfaces clivées par MEB. L'énergie de fracture varie avec les conditions de mise en oeuvre et est sensible à l'existence de chaînes connectrices PPE greffées à l'interface où à la morphologie de l'interphase. Cette étude détermine les critères permettant de façonner une interface TP / TD adaptée à 1' application visée
The adhesion between a thermoplastic and a thermoset is of a practical interest for polymer blends and gradient structures. In this study, planar interfaces between high-Tg thermoplastics PPE or PEI and aromatic epoxy-amine networks are prepared by joining at different conversions of the epoxy groups, Xe, followed by a complete curing. A special emphasis is done on the change of the epoxy polymer surface properties as a function of conversion and stoichiometry through surface energy measurement and atomic force microscopic (AFM) analysis. The structure of the interfacial regions was analyzed by means of scanning, SEM, transmission electron microscopy, TEM, and AFM. The morphologies of the interfaces resulting from casting a reactive epoxy mixture on a thermoplastic sheet are very different given the phase diagram of the thermoplastic - reactive thermoset system. If the phase diagram indicates that these ones are non-miscible whatever the epoxy conversion are, the interface is very thin ( < 20 nm). In the opposite, a gap-range of miscibility allows a diffusion of the comonomers in the thermoplastic layer for low epoxy conversion, Xe < 0,20, at the curing temperature. As a consequence, a 200 to 400 1-LID thick interphase is observed. A gradient morphology results from the gradient composition at phase separation. The fracture energy (Ge) of the interface is measured from the asymmetric double cantilever beam test, ADCB, on cured epoxy thermoplastic interfaces and failure mechanisms are examined using TEM deformed microtomed interfaces and SEM separated surfaces. Gc is found very dependent on the processing conditions and can be related to the presence or not of grafted PPE chains at interface or to the particular morphology of the interphase. Such a study can be used to design the interfaces between an epoxy network and a thermoplastic

Nous avons d'abord étudié la surface propre InAs(100)-4x2/c(8x2) par STM et par la photoémission. Les mesures par STM nous ont permis de mettre en évidence le rôle des défauts dans la reconstruction de la surface. Des chaînes unidimensionnelles d'atomes de l'indium ont été observées dans la direction [110]. La distance entre les atomes dans les chaînes est de 3,9 Å. La périodicité de 3. 9 Å a été confirmée par les mesures en photoémission angulaire. Nous avons ensuite étudié la formation de l'interface Mn/InAs(100)-4x2/c(8x2) par la photoémission de niveaux de cœur et de la bande de valence. Nous avons ainsi montré que pour des quantités faibles de Mn (inférieurs à 2 monocouches) déposées sur un substrat porté à 200ʿC, les atomes de manganèse diffusent à l'intérieur de la matrice de l'InAs et remplacent l'indium. Par cette technique du dépôt, un semi-conducteur magnétique peut être préparé dont le moment magnétique a été mesuré par XMCD. Notre dernière étude concerne la surface propre Si(100)-H et l'interface Mn/Si(100)-H. L'étude de l'interface Mn/Si(100)-H par photoémission a révélé un dépôt désordonné du Mn sur la couche de l'hydrogène, ainsi qu'une diffusion du manganèse entre l'H et le Si
In the first part we have studied InAs(100)-4x2/c(8x2) clean surface by STM and by photoemission. STM measurements reveal the role of defects in the reconstruction of the surface. One-dimensional indium chains have been observed in the [110] direction. Atomic distance in the chains is of 3. 9 Å. The periodicity corresponding to 3. 9 Å has been confirmed by angle resolved photoemission experiments. In the following, we have studied the formation of Mn/InAs(100)-4x2/c(8x2) interface by core-level and valence band photoemission. We have shown that for low Mn coverages (less than 2 monolayers) on the substrate heated to 200ʿC manganese atoms diffuse into the InAs substrate and replace indium atoms. By such a technique of deposition a diluted magnetic semiconductor can be prepared. We have measured its magnetic moment by XMCD. In the last part we have studied Si(100)-H clean surface and Mn/Si(100)-H interface formation. We observed a disordered deposition of Mn atoms on the hydrogen layer, as well as a diffusion of the manganese between the hydrogen layer and the substrate

Dans cette recherche, une analyse historique de la genèse des ;concepts d'electrocinetique permet d'éclairer les difficultes didactiques relatives a ce domaine. Cette analyse révèle un processus de réinvestissement de conceptions primaires de l'électricité statique dans les démarches d'appréhension du circuit électrique, et met en évidence un lien entre ce processus et les lenteurs d'élaboration des concepts d'electrocinetique

Le courant alternatif et le courant continu ont des effets semblables (allumage, chauffage) et ne sont pas distingués dans le référent quotidien. Mais leurs propriétés physiques d'une part et leurs traitements formels d'autre part sont différents. Ne disposant que de très peu de références sur l'étude des conceptions en courant alternatif, nous avons exploré plusieurs pistes en parallèle. Nous avons commencé par une analyse historique dans laquelle nous avons mis l'accent sur l'apport de Charles Proteus Steinmetz et sa méthode géométrique pour la résolution de problème de circuit en courant alternatif. Cette analyse a été complétée par une analyse des programmes et des manuels tunisiens et français. Cette dernière nous a révélé un certain nombre de lacunes qui risquent de renforcer chez les apprenants l'idée de l'identité de ces deux phénomènes. Les résultats de ces analyses nous ont permis d'élaborer un questionnaire pour voir si nous retrouvions effectivement ces problèmes chez les apprenants. L'analyse de leurs réponses a confirmé la confusion qu'ils se font des deux types de courant au niveau de la description phénoménologique et au niveau du formalisme utilisé. En particulier, les étudiants ont beaucoup de peine à donner du sens aux grandeurs et concepts spécifiques du courant alternatif (fréquence, impédance, déphasage, grandeurs instantanées, efficaces et maximales). A l'issu des résultats obtenus, nous avons choisi d'élaborer un projet de remédiation basé essentiellement sur les simulations modélisantes, dans lequel nous proposons successivement un modèle de la conduction électronique dans ses deux modes et une étude des circuits simples en courant alternatif en utilisant les vecteurs tournants.

Ce travail est consacré à l'étude de l'hydratation et de la prise du silicate tricalcique, composant principal du ciment Portland, dans des solutions d'électrolytes représentatives des solutions interstitielles des pâtes de ciment pendant les premiers jours d'hydratation. On observe une continuité des phénomènes, des suspensions diluées aux pâtes et du système simple à ces systèmes plus complexes du point de vue chimique. En présence des électrolytes étudiés (hydroxydes et sulfates alcalins), le mécanisme de l'hydratation reste identique au mécanisme intervenant dans l'eau. Tous ces électrolytes sont des accélérateurs de l'hydratation. La stœchiométrie des hydrates formes (C-S-H) est déterminée par l'activité en calcium de la solution. Les ions étudiés ont des effets différents sur les caractéristiques de la double couche électrique présente autour des particules. Le calcium et le sulfate sont spécifiquement adsorbés à la surface du silicate tricalcique et du C-S-H, les alcalins sont des ions indifférents. Ces différences de comportement se retrouvent dans l'influence de ces ions sur les différentes étapes de l'hydratation. L'évolution mécanique des pâtes est caractérisée par la formation d'une structure au cours des premières minutes suivant la fin du gâchage. Cette structuration de la pâte intervient sous l'action de forces attractives qui s'opposent aux forces répulsives, dues aux interactions entre les doubles couches entourant les particules, trop faibles dans ces conditions pour s'opposer à la coagulation rapide des particules. Les forces attractives sont des forces entre surfaces, responsables également des propriétés mécaniques du solide formé après la prise. L'augmentation des résistances du matériau est due à l'augmentation des surfaces en vis à vis dans la pâte du fait de la formation des hydrates. Il s'agit d'un phénomène continu. La prise ne correspond à aucune transition structurale.

Des simulations numeriques ont permis d'etudier le fonctionnement de compteurs proportionnels cylindriques soumis a une irradiation. De tels compteurs sont utilises en astrophysique, physique des hautes energies et microdosimetrie. Pour permettre des comparaisons entre les valeurs numeriques obtenues et des resultats experimentaux de la litterature, le choix du gaz de remplissage a ete limite a l'argon, le methane, et leurs melanges. La cinetique des particules chargees dans le volume gazeux du compteur a ete etudiee par deux approches numeriques: 1) les parametres de transport electroniques ont ete determines par des calculs microscopiques. Ces calculs ont aussi montre que, dans cette geometrie, les electrons ne sont pas en equilibre avec le champ electrique applique. Les valeurs du coefficient d'ionisation obtenues ont permis d'evaluer l'importance des effets de non-equilibre sur la valeur theorique de l'amplification gazeuse du compteur; 2) une modelisation macroscopique du transport des electrons et des ions a ete utilisee pour etudier le developpement de l'avalanche electronique induite par une particule traversant le compteur. On s'est attache en particulier a determiner les consequences de l'apparition de l'effet de charge d'espace sur l'amplification gazeuse et sur les impulsions de courant, en fonction des conditions de fonctionnement du compteur