Couplages hydro-électroniques en transport nanofluidique: mise en évidence de l’effet tunnel fluidique et applications

il y a 4 semaines

Paris, France CNRS Temps plein

Informations générales

Intitulé de l'offre : Couplages hydro-électroniques en transport nanofluidique: mise en évidence de l’effet tunnel fluidique et applications (H/F)
Référence : UMR8023-LYDBOC-024
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : vendredi 17 mai 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2024
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel
Section(s) CN : Matière condensée : organisation et dynamique

Description du sujet de thèse

Dans cette thèse expérimentale, nous explorerons eles effets de « flow tunneling » induits par le transport d’excitation au travers de solides. L’application à de la séparation spectrale sera explorée.

Cette thèse expérimentale vise à explorer de manière exhaustive les "couplages hydro-électroniques" dans les fluides ultra-confinés. Pour cela nous considérerons l’écoulement de divers fluides au travers de nano-canaux réalisés à partir de matériaux bidimensionnels, à base de multi-layer graphene, hBN, MoS2, ou MXene. La nanofabrication de ces systèmes repose sur l’assemblage dit van der Waals de ces matériaux, méthode que nous maîtrisons au sein de l’équipe Micromégas. Le confinement varie entre des dizaines de nanomètre jusqu’à quelques Angströms.

Sur la base de ces systèmes nanoconfinés, le projet de thèse comprendra plusieurs objectifs qui constitueront des jalons pour le travail :

- Circuiterie à base de canaux en gel : Une première étape visera le développement d’une connectique hybride, couplant nanocanaux à base de systèmes bidimensionnels, et une circuitrie à base de canaux en gel. Cette étape, à caractère technique, vise à pouvoir interfacer des nanocanaux 2D déposés sur des surfaces et utilisant le transfert ionique au sein de nanogels pour faire la connectique ionique. Ces microcanaux en gel seront déposé via une technique introduite au laboratoire et qui utilise des micro-pipettes contrôlées par un système de type AFM. L’avantage de cette approche nouvelle est de pouvoir créer une circuiterie nanofluidique complètement bidimensionnels.

- « flow tunneling » : nous avons très récemment prédit que l'écoulement d'un liquide peut induire l'écoulement d'un autre liquide placé derrière une paroi solide. Ce phénomène repose sur la transmission d’excitation entre les fluides et les solides. Il va à l'encontre des prédictions de l'hydrodynamique du continuum. Nous le désignons par le terme de « flow tunneling », car il repose sur un effet « tunnel » pour les hydrons, qui sont les fluctuations de charge élémentaire au sein du liquide. La portée de cet effet tunnel peut être modifiée par les excitations électroniques du solide, le maximum étant atteint lorsque ces excitations sont en résonance avec les modes des hydrons. Ce résultat donne la ligne directrice pour la réalisation expérimentale de l'effet, qui sera donc l’un des objets principaux de cette thèse. L’objectif est l’étude du transfert d’écoulement au travers de la paroi et pour cela nous utiliserons des nanocanaux dont la paroi supérieure sera constituée d’un multi-layer graphene, séparant un nanocanal d’un second fluide. L’épaisseur sera variée permettant ainsi de tester les prédictions. Un second paramètre essentiel sera le paramètre de couplage quantifiant le recouvrement entre les excitations du fluide et du solide (spectrum overlap). Pour cela nous considérerons divers fluides et divers solides, dont les propriétés spectrales seront variées. Ces expériences permettront d’explorer en détail les mécanismes de transport de quantités de mouvement au travers des solides induits par les fluides.

- séparation spectrale : au-delà de ces expériences, une application directe de ces comportements concerne une méthode de séparation non conventionnelle fluide-fluide. Ainsi nous étendrons les résultats expérimentaux de flow tunneling à des mélanges de fluides, et notamment des mélanges eau-glycerol comme système modèle. L’objectif sera d’étudier la séparation de fluide induite par une différence de paramètre de recouvrement entre les excitations du solide et celles de chacun des deux fluides. Selon le recouvrement, l’interaction de chacun des fluides sera différenciée et peut conduire à une séparation dynamique des fluides. Comme précédemment, les expériences exploreront divers matériaux et fluides au sein des nanocanaux afin de quantifier le pouvoir de séparation. La généralisation aux mélanges ioniques sera enfin étudiée.

Les travaux de cette thèse expérimentale seront soutenus par les activités théoriques de l’équipe Micromégas.

Contexte de travail

Thèse au sein de l'équipe Micromégas (LPENS - CNRS)

Contraintes et risques

aucun

Informations complémentaires

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