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Thermalisation dans une nanogoutte

Faits marquants

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le 15 dcembre 2015 /

Les chercheurs du groupe Interaction Particule Matire de lIPNL, en collaboration avec luniversit dInnsbruck, ont observ lvaporation de molcules deau par une nanogoutte.

Grâce à DIAM, dispositif construit au laboratoire, et à une nouvelle méthode de mesure issue de la physique des particules, il a été possible d’analyser avec précision la redistribution de l’énergie au sein de gouttes d’eau contenant un tout petit nombre de molécules. Les résultats sont publiés dans la revue Angewandte Chemie du 1er décembre 2015. Cet article à par ailleurs été cité dans les "Research highlights" de Nature Nanotechnology vol 10, dec 2015.
De petites gouttes d’eau ionisées de différentes tailles sont produites en laboratoire puis accélérées et amenées à rentrer en collision avec d’autres particules. Leur dissociation suite à la collision est observée à l’aide d’un nouveau type de spectromètre de masse permettant l’observation et l’analyse détaillée de chaque goutte en enregistrant le nombre et la vitesse des molécules évaporées. Ces mesures sont caractéristiques du mécanisme de thermalisation à l’intérieur de la goutte.
Lorsque la taille de la goutte d’eau croit, la distribution des vitesses se rapproche rapidement du comportement attendu pour des gouttes d’eau macroscopiques. Néanmoins, les résultats mettent en évidence l’éjection de molécules à des vitesses plus élevées que celles prévues pour l’équilibre thermique. Cette contribution distincte à haute vitesse témoigne d’une évaporation moléculaire avant une redistribution totale de l’énergie, relevant d’un comportement « non-ergodique ». L’origine de ces comportements « non-ergodiques » a pu être expliquée par les chercheurs à l’aide de simulations numériques de dynamique moléculaire. Ces travaux permettent d’apporter un point de vue approfondi sur les propriétés de liaison entre les molécules d’eau notamment sur les transferts d’énergie à l’intérieur de la goutte.

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Contact chercheur :
Farizon Michel m.farizon@ipnl.in2p3.fr - +33 4 72 44 84 01

 


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