Etude Par Simulation Moléculaire de La Cavitation
il y a 3 semaines
**Etude par simulation moléculaire de la cavitation dans les nanopores**:
- Réf
- **ABG-110887**
- Stage master 2 / Ingénieur- Durée 5 mois- Salaire net mensuel 614.26€- 07/02/2023- Interface confinement matériaux nanostructures (ICMN)- Lieu de travail- Orléans Centre Val de Loire France- Champs scientifiques- Physique
- Mots clés- matière condensée, physique statistique, transitions de phase**Établissement recruteur**:
**Site web**:
L’ICMN est une unité mixte de recherche du CNRS et de l’Université d’Orléans dont les activités relèvent de la science des matériaux. Le fil conducteur en est la matière divisée, qui inclut les nanoparticules, les nanomatériaux structurés, les composites, les milieux poreux, les fluides complexes confinés ou auto-organisés, les suspensions colloïdales, les polymères, les biomatériaux, etc.
Notre équipe « système Nanostructurés et Confinés » est internationalement reconnue pour ses activités dans le domaine des nanosciences. Nous étudions en particulier l’effet du confinement nanométrique sur les propriétés physico-chimiques de fluides simples ou complexes, avec de nombreuses retombées en catalyse hétérogène, caractérisation des milieux poreux, systèmes biologiques, séquestration du CO2, etc.
**Description**:
**Contexte**: L’équipe « Systèmes Nanostructurés et Confinés » de l’ICMN (Interfaces, Confinement, Matériaux et Nanostructures) s’intéresse depuis de nombreuses années à l’effet du confinement sur les propriétés dynamiques et thermodynamiques de liquides piégés au sein de milieux poreux. Notre approche, essentiellement numérique, vise la compréhension de phénomènes fondamentaux liés aux interactions du fluide avec le solide poreux, avec un focus particulier sur les pores nanométriques où les effets sont les plus impressionnants.
La cavitation est le mécanisme par lequel un liquide se fracture sous l’effet d’une tension (pression négative). Elle se produit aussi bien en ingénierie (nettoyage à ultrasons, érosion des hélices de bateaux ) que dans les sciences naturelles (embolie gazeuse chez les arbres, crevette pistolet ). Du point de vue des transitions de phases il s’agit de la nucléation de la phase vapeur sous forme de bulles au sein d’une phase liquide métastable, c’est-à-dire soit au-dessous de sa pression de vapeur saturante à une température donnée, soit au-dessus de sa température d’ébullition à une pression donnée. L’étude expérimentale du phénomène à l’échelle macroscopique est rendue difficile du fait de la présence inévitable de parois pour contenir de liquide qui constituent autant de points de faiblesse où peut se produire la nucléation de manière prépondérante. Les expériences sur les inclusions d’eau dans le quartz illustrent une situation où on cherche à minimiser l’effet des parois.1 Deux autres voies majeures consistent à placer le liquide métastable dans un autre liquide ou à induire une pression négative dans une région limitée du liquide loin des parois.2-4
**Objectifs**: La théorie classique de la nucléation (CNT) décrit le taux de nucléation comme une loi d’Arrhenius J = J0exp(-E/kT), avec un préfacteur cinétique J0 et une barrière d’énergie E. Cette loi est en accord qualitatif avec les données expérimentales, l’accord devenant quantitatif si la tension superficielle liquide-vapeur est modifiée de manière à prendre en compte une dépendance avec le rayon de courbure à l'échelle nanométriqe.Toutefois, il y a peu de travaux sur l’effet du confinement qui peut avoir une influence à la fois sur le préfacteur cinétique et sur la barrière d’énergie. Des travaux récents montrent un effet significatif lorsque la taille des pores cesse d’être large devant la taille de la bulle critique.5 Nous proposons d’étudier cette question par le biais de la simulation moléculaire avec pour objectif d’établir les bases théoriques de la dépendance de J0 et E avec la taille et la morphologie des pores, ce qui permettra aux expérimentateurs avec qui nous collaborons6 de déconvoluer les effets thermodynamiques et cinétiques à travers leurs mesures très précises du taux de nucléation.
Ce travail permettra de mettre en évidence et de quantifier l’effet du confinement sur le phénomène de cavitation dans les pores nanométriques.
**Compétences requises**: Une solide formation en physique de la matière condensée et physique statistique est requise ; une bonne maitrise des outils informatiques et de Linux serait appréciée.
**Durée**: 5 mois, de mars à juillet 2023. Une poursuite en thèse est envisageable.
**Profil**:
Une formation initiale de physicien est requise (Licence de physique), ainsi qu’une solide formation théorique en physique de la matière condensée, physique statistique et transitions de phase.
**Prise de fonction**:
- Dès que possible
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