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Fluides confinés dans les systèmes désordonnés : distribution des états métastables



Une approche statistique adaptée aux petits systèmes (Monte Carlo ou Dynamique Moléculaire) permet de mettre en évidence l’effet d’un substrat ou d’un adsorbant sur les propriétés thermodynamiques d’un fluide confiné, en exploitant des potentiels intermoléculaires décrivant les interactions fluide/adsorbant. Ces approches classiques permettent de traiter des systèmes de taille inférieure à la dizaine de nanomètres, correspondant à des mésopores isolés. Mais l’ambition des recherches actuelles est de parvenir, sans perdre les informations acquises à l’échelle moléculaire, à prendre en compte le désordre physico-chimique imposé par le matériau poreux à grande échelle (bien supérieure à la dizaine de nanomètres), en particulier les interconnexions entre domaines élémentaires.


Jusqu’à présent, des modèles d’hétérogénéités simples ont été choisis car il s’agissait avant tout de montrer la pertinence de l’approche. Ceci a permis de mettre en évidence un effet important sur l’hystérésis d’adsorption/désorption (figure 1), sur les mécanismes sous-jacents (figure 2), ainsi que sur les isothermes de balayage (figure 3). Cette approche permet aussi de mettre en évidence de nombreux états métastables non-triviaux responsables du phénomène d’hystérésis, dont la distribution et les plages d’existence peuvent être étudiés à l’aide d’outils statistiques adaptés (figure 4). Désormais nous étendons cette approche pour étudier des modèles de milieux poreux hétérogènes présentant, d’une part, des hétérogénéités physico-chimiques plus réalistes, et, d’autre part, des structures poreuses plus variées.


J. Puibasset, J. Chem. Phys. 127, 154701 (2007).
J. Puibasset, Langmuir 25, 903 (2009).
J. Puibasset, Phys. Rev. E 84, 061126 (2011).