Porteur : Meunier Alain

 Collaborateurs LPMC : Bossis Georges, Persello Jacques

 Collaborateurs extérieurs : Zubarev A. (Université de l’Oural à Ekaterinburg, Russie)

 Description :

L’application d’un champ magnétique ou électrique sur une suspension de particules colloïdales entraîne la struturation de ces particules en chaînes ou en colonnes orientées suivant la direction du champ. Cette structuration peut se traduire par la formation d’une structure percolante de particules qui est à l’origine de l’effet électro ou magnétorhéologique. Cette structuration en présence de forces dipolaires a fait l’objet de nombreux travaux et il est possible de prédire la taille de ces domaines colonnaires en fonction en particulier de l’écartement entre les parois de la cellule. Il en va différemment si deux types de particules avec des tailles et des polarisations différentes sont en présence. On s’attend en particulier à observer une séparation de phase induite par l’application du champ entre les particules les plus polarisables et/ou les plus grosses avec les autres. En effet ce sont les particules colloïdales pour lesquelles les interactions dipolaires sont les plus fortes qui se structureront en premier lieu sous l’effet du champ. C’est donc la combinaison des forces de déplétion induites par la présence de petites particules et des interactions dipolaires entre grosses particules qui vont conditionner la topologie de la structure finale On cherchera donc à prédire ,par une minimisation de l’énergie libre du système, la taille des structures formées par l’espèce la plus polarisable et parallèlement à l’aide de simulations de type Monte-Carlo nous caractériserons la topologie de ces structures et les comparerons avec les prédictions théoriques.

À coté de l’aspect fondamental de cette recherche nous voyons des applications qui bénéficieraient directement de l’élaboration de matériaux nano-structurés : cellules photovoltaïques, cellules de photo-dissociation de l’hydrogène pour la conversion de l’énergie solaire. Dans les deux cas, il s’agit, en effet, de générer un grand nombre de jonctions entre deux matériaux différemment dopés et se présentant sous la forme de nanoparticules. On peut alors concevoir de réaliser cette structuration par auto-assemblage de particules sous l’effet d’un champ électrique puis de consolider cette structure par frittage. Ce projet expérimental est développé au LPMC ; il est porté par Persello Jacques et a fait l’objet d’une demande d’ANR (voir Fiche Projet Auto-assemblage de particules colloïdales sous champ électrique).