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Dissertations / Theses on the topic 'Électrocinétiques'
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Allègre, Vincent. "Couplages électrocinétiques en milieux poreux non-saturés." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00872163.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objet l'étude des couplages électrocinétiques en milieux non-saturés : d'une part les phénomènes d'électrofiltration liés à l'écoulement de l'eau, et d'autre part les couplages sismo-électriques, c'est à dire le champ électrique associé à la propagation d'une onde sismique sur le terrain. Ces couplages existent en raison du mouvement de particules chargées présentes dans l'eau. Le premier axe développé est une approche expérimentale. Des différences de potentiels d'électrofiltration ont été mesurées lors d'expériences de drainage réalisées dans une colonne de sable. Ces mesures combinées aux mesures des conditions hydrodynamiques ont mené aux premiers enregistrements continus de coefficients d'électrofiltration C en fonction de la saturation Sw. Les valeurs de coefficients normalisées ne varient pas de fa¸con monotone avec la saturation Sw. En effet, C augmente lorsque Sw diminue jusqu'à atteindre un maximum pour Sw égale à 65-85%, puis diminue avec la saturation. En outre, les valeurs expérimentales semblent pouvoir dépasser d'un facteur 100 la valeur mesurée à saturation. Ce comportement a été observé de façon similaire lors de trois expériences de drainage. La modélisation de ces signaux constitue le deuxième axe de travail. Une nouvelle expression, intégrant une contribution dynamique liée aux variations temporelles de pression, est proposée. Les résultats illustrent la nécessité d'intégrer cette contribution dynamique pour modéliser les signaux d'une des expériences, particulièrement lorsque C augmente pour Sw =[0. 65-0. 85 ; 1]. La dernière expérience tend à montrer que les conditions d'écoulement, et plus précisément le flux hydrique, pourraient jouer un rôle important dans le comportement de C. Le dernier axe développé est une approche de terrain. Les amplitudes de signaux sismo-électriques ont été étudiées en non-saturé, par la mesure d'un champ électrique Ex et d'un déplacement sismique ux, et comparées au calcul de fonctions de transfert Ex/üx. Une image de saturation du sol a été déduite de l'interprétation conjointe de données radar et de résistivité électrique. Les amplitudes sismo-électriques liées aux arrivées des ondes P et des ondes de surface, traitées indépendamment, ont pu être comparées à la teneur en eau, puis à des mesures de résistances électriques. Les résultats suggèrent que ces amplitudes sont plus faibles en milieu non-saturé. De plus, le traitement des ondes de volume et des ondes de surface a montré que ces dernières doivent être considérées indépendamment.
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Fiorentino, Eve-Agnès. "Phénomènes électrocinétiques et transport multiphasique en milieux poreux." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAH008/document.
Full textAbstract:
Le coefficient d'électrofiltration est simulé par méthode Lattice Boltzmann dans un chenal 2-D sur une grande gamme de salinité. L'influence de la permittivité et de la viscosité est discutée. La validité de l'équation d'Helmholtz Smoluchowski à de forts potentiels zeta est évaluée. Un modèle de conductivité intrinsèque est développé en prenant en compte les variations locales de conductivité, qui ont un impact significatif en la présence d'espèces polyvalentes. Étendu aux conditions non saturées, l'algorithme montre que la densité de charge électrique associée à l'interface eau-air est une composante clé. Le coefficient présente une attitude non monotone, avec une augmentation par rapport à l'état saturé. L'amplitude de cette augmentation dépend de l'état dynamique des bulles, mobiles ou piégées. L'aspect transport multiphasique est complété par une étude numérique de l'impact de la forme des échantillons sur la mesure des lois reliant saturation et pression capillaire en hydrologie<br>The electrokinetic coefficient is simulated in a large range of salinities using the Lattice Boltzmann method in a 2-D channel. The effect of permittivity and viscosity is discussed. The validity of the Helmholtz Smoluchowski equation using strong zeta potentials is assessed. A model of bulk fluid conductivity is derived, taking into account the local variations of conductivity which have a significant impact in the presence of polyvalent counterions. Extended to unsaturated conditions, the model shows that the electrical charge density associated to the air-water interface is a key component. The coefficient shows a non monotonous behaviour, with an enhancement compared to the saturated state. The magnitude of this enhancement depends on the dynamic state of the bubbles, moving or entrapped. The multiphase transport aspect is associated to a numerical study of the influence of the sample geometry on the measurement of the capillary pressure / saturation relationships used in hydrology
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Grimaud, Pierre-Olivier. "Ecoulements et phénomènes électrocinétiques dans les milieux poreux." Poitiers, 1990. http://www.theses.fr/1990POIT2305.
Full textAbstract:
Ce memoire porte sur l'etude des ecoulements et des phenomenes electro-cinetiques en milieu poreux. Une premiere partie est consacree a la determination des conditions de circulation des fluides dans une veine hydrothermale, engendrant l'etablissement d'un gradient de temperature a ses epontes. L'analyse theorique exposee chapitre i, montre que le regime hydrodynamique des fluides dans la veine doit etre de type pulse, et, plus precisement, decrit sous forme de series de fourier. Par ailleurs, il est absolument indispensable, pour quantifier l'influence des ecoulements, de determiner certains parametres tels que la permeabilite des roches. Cette determination fait l'objet d'une etude experimentale presentee dans le chapitre ii. Dans la derniere partie, chapitre iii, nous analysons les phenomenes d'electro-osmose et de potentiel d'ecoulement en milieu poreux. L'etude experimentale met en evidence l'existence d'un phenomene d'electro-convection, pouvant dans certains cas entrainer une interpretation erronee des resultats mentionnes dans la bibliographie. Finalement, une confrontation theorie/experiences, portant sur la determination de la densite volumique de charge moyenne dans la couche diffuse, montre, pour les deux methodes, une bonne concordance generale
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BOTTINEAU, THIERRY. "Altération hydrothermale et phénomènes électrocinétiques en milieux poreux." Poitiers, 1993. http://www.theses.fr/1993POIT2253.
Full textAbstract:
Ce memoire presente une etude portant, d'une part, sur l'evaluation des modifications de permeabilite dans les conditions de l'alteration hydrothermale et, d'autre part, sur les phenomenes electrocinetiques en milieu poreux. Dans la premiere partie de ce travail (chapitre i et ii), apres un rappel bibliographique sur les mesures de permeabilite en fonction de differents parametres, nous exposons les resultats obtenus avec le montage experimental concu au laboratoire de physique et mecanique des fluides de poitiers; en les correlant a des observations petrographiques, nous donnons alors une interpretation de ces resultats, et definissons les chemins preferentiels du fluide a travers les roches qui ont servies de support a notre etude: le granite de la peyratte et le gres de frehel. Dans la seconde partie de cette etude, apres un bref historique des phenomenes electrocinetiques, developpe au chapitre iii, nous presentons dans le chapitre iv, les equations de transport de charges dans les ecoulements. Puis nous exposons, au chapitre v, l'etude experimentale concernant les phenomenes de potentiel d'ecoulement et d'electro-osmose. Nous obtenons alors une bonne correspondance entre les valeurs de la densite volumique de charge moyenne dans la couche diffuse calculees a partir des resultats experimentaux de ces deux types d'experiences. Le chapitre vi porte sur l'etude de l'electroconvection en milieu poreux. La confrontation theorie-experiences permet de montrer que, dans certains cas, il peut y avoir electroconvection au sein du milieu poreux
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Krajian, Hour. "Les liquides ioniques : nouveaux milieux pour les techniques électrocinétiques miniaturisées ? Applications." Rouen, 2008. http://www.theses.fr/2008ROUES037.
Full textAbstract:
Les recherches présentées dans ce mémoire s’inscrivent dans l’application de la « Chimie Verte » en Sciences Séparatives. En effet, les Liquides Ioniques représentent une nouvelle génération dans la famille des «solvants verts» avec leurs propriétés physico-chimiques uniques et ils apparaissant particulièrement bien adaptés aux techniques électrocinétiques. Ainsi, nous nous sommes proposés de tester les potentialités de Liquides Ioniques originaux à base respectivement de phénylcholine et d’éthylcholine comme des nouveaux milieux dans ce contexte par l’Electrophorèse Capillaire. Deux thématiques ont été suivies : la première étant consacrée à l’analyse de cations alcalins et alcalino-terreux par Electrophorèse Capillaire en détection UV indirecte, le Liquide Ionique jouant conjointement le rôle d’électrolyte de séparation et de chromophore, générant le signal de fond ; la seconde se rapportant quant à elle l’étude de la enantioséparations d’atropoisomères originaux de la série du binaphtol, par Electrophorèse Capillaire au moyen de cyclodextrines (CD-CZE), en présence ou non de Liquides Ioniques chiraux. C3a and C5a receptors in the remodeling and development of tissues<br>This work takes its place in the application of «Green Chemistry» in Separation Sciences. Indeed, the Ionic liquids represent a new generation in the family of green solvents with their unique physicochemical properties and they appear particularly well adapted to the electrokinetic techniques. Thus, we intended to test the potentialities of original Ionic Liquids based on phenylcholine and ethylcholine respectively, as new mediums in this context by Capillary Electrophoresis. Two sets of themes were envisaged: the first was related to the analysis of alkaline and alkaline-earth cations by Capillary Electrophoresis, with indirect UV detection, the Ionic Liquid played simultaneously the role of the running electrolyte and the chromophore, generating the background signal. While the second was referred to the study of the enantioseparations of original binaphthols atropisomers, in Capillary Electrophoresis by means of cyclodextrins (CD-CZE), in presence or not of chiral ionic liquids
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Ammami, Mohamed Tahar. "Contribution à l’étude des processus électrocinétiques appliqués aux sédiments de dragage." Thesis, Le Havre, 2013. http://www.theses.fr/2013LEHA0007/document.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans le cadre de cette thèse portent sur la contribution à l’étude des processus électrocinétiques appliqués aux sédiments de dragage. Deux aspects ont été étudiés ; le premier est dédié à la phase de prétraitement et développe le processus d’électrodéshydratation, tandis que le second aspect traite de l’électroremédiation. L’électrodéshydratation des sédiments de dragage par la technique électrocinétique apparait comme une technique prometteuse. Dans ce cadre, des essais ont été réalisés sous différentes conditions dans le but de fournir une compréhension générale du comportement des sédiments soumis à un champ électrique seul ou combiné avec une contrainte mécanique, et d’évaluer la performance de déshydratation du sédiment, avec un accent particulier sur la détermination des paramètres physico-chimiques. Ensuite, des études sont menées afin d’évaluer l’efficacité du procédé électrocinétique sur la décontamination d’un sédiment de dragage, en utilisant des additifs aux propriétés chimiques bien définies. Afin de cibler les deux types de contaminants organiques (HAP) et inorganiques (métaux lourds), il s’est avéré intéressant de combiner les avantages de plusieurs types d’additifs. En combinant un acide avec un tensioactif, on arrive à améliorer ainsi l’efficacité du procédé d’électroremédiation. La considération énergétique du processus permet de réduire le coût par le biais de deux paramètres ; la dépense énergétique avec le traitement périodique et la concentration de l’additif. Les résultats ont montré que cette technique allie les avantages de compétitivité vis-à-vis des autres méthodes et d’efficacité de cibler les deux types de polluants<br>The works presented in this thesis focuse on the contribution to the study of electrokinetic processes applied to the dredged sediments. Two aspects have been studied ; the first one deals with the preprocessing phase and develops the dewatering process, while the second aspect is devoted toe electroremediation. Dewatering dredged sediments by electrokinetics appears as a promising technique. In this framework, tests were performed under various conditions to provide a general understanding of the behaviour of the sediment subjected to a single electric field or combined with a mechanical stresses, and also to assess the performance of the dehydratation with particular emphasis on the determination of physicochemical parameters. Subsequently, studies were conducted to assess the potential of the Electrokinetic process on a dredged-contaminated sediment using additives with well-defined chemical properties. In order to target the two types of organic and inorganic contaminants, it was interesting to combine the advantages of several types of additives. For example, combining an acid with a surfactant can improve the electroremediation process. The improvement of this process can also be carried regarding to the economic aspect through two parameters; energy consumption with the periodic voltage treatment and the concentration of the additive. Therefore this electroremediation technique combines the advantage of being more competitive and efficient for several elements (organic and inorganic) present in the solid matrix
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Hocine, Sarah. "Adsorption des cations alcalins et phénomènes électrocinétiques sur les surfaces de silices chargéess." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTT193/document.
Full textAbstract:
Dans les structures confinées, comme les silices mésoporeuses, la mobilité et l'interaction des cations avec les surfaces sont des phénomènes clés. Ils guident les propriétés d'adsorption dont découlent de nombreuses applications, en particulier pour l’extraction et la séparation. Ce travail de thèse en modélisation propose de s'intéresser aux propriétés d'interface, d'équilibre et de transport qui pilotent l'échange ou l'adsorption ionique. Il s’agit de décrire la physico-chimie du processus d’adsorption de cations alcalins à la surface de silices chargée par une approche multiéchelle ayant une base moléculaire. Pour cela une étude de la série des alcalins (Li+, Na+, K+ et Cs+) a été menée. Le cadre théorique est la théorie de Mc Millan Mayer. Celle-ci, fondamentale pour les solutions libres s’est révélée également être une méthode de choix pour les milieux confinés. Le potentiel de force moyenne de McMillan Mayer entre les ions et des sites de surface a pu être calculé par la méthode d'Umbrella Sampling associé à l’algorithme WHAM. Le phénomène qui s’est révélé le plus pertinent correspond à la présence de paires au contact (Contact Ion Pairs - CIP) entre les oxygènes de la surface et les cations, sans molécule d’eau qui les sépare. Ces CIP se traduisent dans les courbes de potentiel par un premier minimum d’intensité supérieure à l’agitation thermique. Pour les petits ions (lithium), ce complexe de surface est particulièrement stable, les constantes d’adsorption et les temps de résidence étant particulièrement élevés, ce qui rend délicat la simulation moléculaire directe de ces phénomènes. Il a été observé une inversion de sélectivité entre les sites silanolates et siloxanes. L'adsorption est différente pour un ion cosmotrope comme Li+ qui doit se déshydrater pour s'adsorber et un ion chaotrope comme Cs+ qui est moins lié au solvant. Les constantes d’adsorption de chaque site de même type ne sont pas toutes égales. L’étude des phénomènes électrocinétiques (électro-osmose et conductivité de surface) a également été menée en comparant les descriptions classiques (modèles de Poisson-Boltzmann, de Smoluchowski, et de Bikerman) aux résultats de dynamique moléculaire. Il est apparu que l'image traditionnelle en plusieurs couches des interfaces (couches de Helmholtz internes et externes, de Stern, de Gouy-Chapman, plan de cisaillement) devait être remplacée par un modèle beaucoup plus simple mais plus efficace. Du point de vue des ions, deux domaines apparaissent : les CIP, globalement fixés à la surface transmettant la force électrique au solide et pas au fluide, et les autres ions, globalement libres, transmettant la force électrique au fluide. Aucune viscosité ou constante diélectrique dépendant de la distance n’a été mise en évidence. Une diminution de la mobilité des ions à proximité de la surface a en revanche été observée. Ce phénomène peut être quantitativement compris comme un effet hydrodynamique du à la présence des surfaces qui gênent le flux en retour du solvant. Ce travail permet ainsi de mieux caractériser l'interface verre chargé-solution pour les applications en science de la séparation. Il a pu montrer comment les simulations moléculaires pouvaient non seulement prédire les paramètres des modèles macroscopiques (constantes d’adsorption, coefficients de transport, etc.) mais surtout modifier ceux-ci pour les rendre en accord avec la description moléculaire. Une telle stratégie pourra par la suite être mise en œuvre sur des systèmes plus complexes, comme des modèles de surfaces greffées<br>In confined structures, such as mesoporous silica, the mobility of the cations and the surface/cations interactions are key phenomena. They drive adsorption properties, which control numerous applications, especially for extraction and separation. This modelling work describes equilibrium and transport interface properties that control ion exchange and ionic adsorption. The physical and chemical properties of adsorption processes of alkali cations at the surface of charged silica is studied thanks to a multiscale approach based on a molecular description. The systematic study of alkali serie (Li+, Na+, K+ and Cs+) has been studied to that goal. The theoretical framework is Mc Millan-Mayer theory. The latter, which is known to be of fundamental significance for bulk solutions is found to be also relevant for confined media. The mean force potential of Mc Millan-Mayer between ions and surface sites has been calculated by Umbrella Sampling associated to the WHAM algorithm. The most important phenomenon we identified corresponds to the existence of Contact Ion Pairs (CIP) between the surface oxygen and the cations, without separating solvent molecules. The CIP correspond to the first minima in the potential curves if the associated energy is more than the thermal agitation (kT). For small ions (lithium) this surface complex is especially stable, adsorption constant and residence time being particularly high so that the direct molecular simulations are very difficult. A selectivity inversion has been observed between silanolates and siloxanes. Adsorption is different for kosmotropic ions (as Li+) which has to be dehydrated to be adsorbed and chaotropic ions (as Cs+) for which the solvent bound is weaker. Adsorption constants for sites of the same nature are not equal. The study of the electrokinetic phenomena (electro-osmosis and surface conductivity) has also been performed by comparing the classical descriptions (Poisson-Boltzmann, Smoluchowski, and Bikerman models) to molecular simulations. The traditional picture of the interface with several layers (inner and outer Helmholtz, Stern and Gouy-Chapman layers, shear plane) is found to be replaced by a simpler but more efficient model. For the ions, two domains are obtained: (i) CIPs, firmly bound to the surface that transmit the electrical force to the solid (and not the fluid) (ii) other ions that are globally free that transmit the electric force to the fluid. No space dependent viscosity or dielectric constant have been obtained. On the other hand, a decrease of ion mobility in the vicinity of the surface has been observed. This phenomenon can be quantitatively understood as a hydrodynamic effect that comes from the solid surface, which hinders the backflow of the solvent. This work allows a better characterization of charged glass-solution interfaces for separation science. It shows how molecular simulations can not only predict the parameters of macroscopic models (adsorption constant, transport coefficients), but also modify the latters in order to make them in agreement with molecular descriptions. Such a strategy can be extended to more complex systems, such as models of grafted surfaces
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Lucas, Ivan. "Réactivité de nanoparticules aux interfaces chargée:Phénomènes électrocinétiques à l'échelle nanométriqueTransfert électronique en milieu colloïdal." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00200446.
Full textAbstract:
La dispersion de nanoparticules de fer dans des métaux liquides à température ambiante (mercure et gallium) permet d'obtenir un liquide à la fois magnétique et conducteur. Ceci est réalisé par réduction électrochimique de suspensions colloïdales de nanoparticules d'oxyde de fer sur une électrode liquide. Les mécanismes intervenant dans la transformation électrochimique de particules chargées constituées de milliers d'atomes sont mal connus. Nous avons choisi ici de décrire la réactivité de nanoparticules à l'instar d'espèces ioniques électroactives en traitant d'abord l'approche de la particule chargée vis-à-vis d'une surface chargée et ensuite le transfert électronique entre la particule et l'électrode. Il a fallu dans un premier temps comprendre les mécanismes de charge et décharge des particules en fonction des conditions expérimentales de pH, de force ionique et de fraction volumique. Cela a été possible en couplant aux méthodes de titrations chimiques, les méthodes électrocinétiques et en utilisant les outils théoriques adaptés. Ensuite, l'association de la microscopie à champ proche, des techniques optiques (réflectométrie) et des mesures électrochimiques, réalisées sur des substrats métalliques solides de très faible rugosité, nous a permis d'interpréter les résultats obtenus sur électrode liquides (mercure) et d'envisager l'adsorption contrôlée des particules. Enfin, l'étude détaillée des transformations électrochimiques montre que sous certaines conditions, les particules gardent leurs propriétés de taille et de forme après avoir subi la réaction électrochimique justifiant leur utilisation dans la préparation d'un liquide magnétique conducteur.
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Saulnier, Patrick. "Contribution à l'étude des propriétés électrocinétiques de bulles de gaz maintenues dans des solutions aqueuses." Pau, 1995. http://www.theses.fr/1995PAUU3012.
Full text
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Stone-Masui, Jeannine. "Effets électrovisqueux, phénomènes électrocinétiques :conductance de surface de latex de polystyrène à particules spériques et homéodisperses." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2000. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/211772.
Full text
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Marceau, Pascal. "Les techniques électrocinétiques appliquées à la dépollution des métaux lourds dans les sols : application au cadmium." Université de Franche-Comté. UFR des sciences et techniques, 1999. http://www.theses.fr/1999BESA2033.
Full textAbstract:
Nous présentons la théorie des techniques électrocinétiques en l'état actuel des connaissances. Une étude bibliographique montre que les essais de laboratoire sont beaucoup plus nombreux que les essais sur le terrain. Les polluants étudiés sont les métaux lourds et les produits organiques. Nous avons réalisé des expériences d'électrodépollution sur deux matériaux argileux dopés au Cd à hauteur de 1 gtkg MS. Les matériaux sont principalement constitués de poudre de silice pour environ 40 %, et de phyllosilicates pour 50 %, avec pour le premier presque exclusivement de la kaolinite, et le second 75 % de kaolinite et 20 % de chlorite. Nous avons réalisé 6 essais en cellule avec chaque matériau, avec des densités de courant de 0,1 mA/cm2 et 0,3 mA/cm2. Les expériences sans contrôle du pH du catholyte ont montré que le Cd précipitait sous forme d'hydroxydes dans le sol. Le maintien du pH du catholyte à une valeur voisine de 3 a permis au Cd d'être extrait du sol. Les taux de dépollution sont compris entre 91 % et 99 %. Deux essais pilotes ont été réalisés avec une densité de courant de 0,3 mA/cm2, avec un sol monocouche et un sol bicouche. Le pH du catholyte était contrôlé pour permettre l'extraction du Cd du sédiment. Le monocouche a montré un taux de dépollution de 98,5 %. Dans l'essai bicouche, une zone a progressivement été ignorée par le traitement électrocinétique ; les teneurs en Cd en fin d'essai y sont restées importante, alors que dans le reste du sédiment elles étaient comparables à celles du monocouche. Le taux final d'extraction était de 88 %. Pour simuler les expériences réalisées en cellule nous avons réalisé un modèle numérique. Les résultats sont en assez bonne adéquation avec les expériences. Les simulations nous montrent que le temps nécessaire pour extraire une certaine quantité de Cd du sol est inversement proportionnel à la densité de courant utilisée, les autres paramètres ne variant pas<br>We present the actual knowledge of the electrokinetic remediation theory. A bibliographic study shows that the laboratory tests are more common than the field tests. Studied pollutants are heavy metals and organic products. We realised our electroremediation experiments with two Cd-spiked clayey materials. The composition of the materials is about 40 % of silica powder and 50 % of phyllosilicates, with nearly exclusively kaolinite for the first one and 75 % of kaolinite, plus 20 % of chlorite for the second one. We realised 6 cell tests with each material, with a current density of 0. 1 mA/cm2 and 0. 3 rnA/cm2. During the experiments without a catholyte pH control, Cd precipitated in the soil giving hydroxides complex. A catholyte pH near 3 allowed the Cd extraction from the soil. The removal rates vary from 91 % to 99 %. Two pilot-scale studies, a monolayer test and a bilayer test, with a current density of 0. 3 mA/cm2 were conducted. The catholyte pH was controlled to allow Cd extraction from the sediment. The remediation rate reached 98. 5 % for the monolayer test. During the bilayer test, a zone was progressively ignored by the electrokinetic treatment. In that zone, the final Cd concentrations were high, whereas everywhere else they were almost the same as the monolayer's. The final extraction rate was 88 %. In order to simulate the cell tests, a numerical model was written. The results give a good adequation with the experiments. The simulations show us that the time to extract a given Cd quantity from the soil is inversely proportional to the current density, the other parameters being constant
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Lucas, Ivan. "Réactivité de nanoparticules aux interfaces chargées : phénomènes électrocinétiques à l'échelle nanométrique : transfert électronique en milieu colloïdal." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066241.
Full textAbstract:
L'obtention d'un liquide à la fois magnétique et conducteur est possible en dispersant, par voie électrochimique, des nanoparticules d'oxyde de fer dans des métaux liquides à température ambiante (mercure et gallium). Les mécanismes intervenant dans la transformation électrochimique de particules chargées constituées de milliers d'atomes restent cependant mal connus. Dans ce but, nous avons choisi de décrire la réactivité de nanoparticules à l'instar d'espèces ioniques électroactives en traitant d'abord l'approche de la particule chargée vis-à-vis d'une surface chargée et ensuite le transfert électronique entre la particule et l'électrode. Il a fallu dans un premier temps comprendre les mécanismes de charge et décharge des particules en fonction des conditions expérimentales de pH, de force ionique et de fraction volumique. Cela a été possible en couplant aux méthodes de titrations chimiques, les méthodes électrocinétiques et en utilisant les outils théoriques adaptés. Ensuite, l'association de la microscopie à champ proche, des techniques optiques (réflectométrie) et des mesures électrochimiques, réalisées sur des substrats métalliques solides de très faible rugosité, nous a permis d'interpréter les résultats obtenus sur électrode liquides (mercure) et d'envisager l'adsorption contrôlée des particules. Enfin, l'étude détaillée des transformations électrochimiques montre que sous certaines conditions, les particules gardent leurs propriétés de taille et de forme après avoir subi la réaction électrochimique justifiant leur utilisation dans la préparation d'un liquide magnétique conducteur.
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Ogbi, Abdellah. "Modélisation de l'interaction champ électrique-particules diélectriques entre effets électromécaniques et aspects électrocinétiques : application aux cellules biologiques." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEC004/document.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous nous intéressons à l’interaction champ électrique-particule diélectrique dans les phénomènes diélectrophorétiques, aussi bien d’un point de vue théorique que numérique. L’application à long terme concerne l’électro- manipulation des cellules biologiques. La compréhension de ces phénomènes nécessite une modélisation complète des mécanismes de polarisation qui régissent l’interaction champ-particule, et met en oeuvre des modèles électromécanique et électroci- nétique. Après avoir introduit les différents phénomènes et notions nécessaires, nous abordons la modélisation de la polarisation à l’aide de la théorie du potentiel et proposons une approche pour déterminer numériquement les coefficients de polarisation identifiés. Nous montrons que, si le développement multipolaire peut se réduire au premier ordre pour le cas d’une particule sphérique plongée dans un champ uniforme, les ordres supérieurs sont nécessaires pour les particules non sphériques. Nous montrons également comment un processus d’homogénéisation permet d’étudier les configurations de particules multicouches avec cette approche. Dans le cadre de l’étude électromécanique des phénomènes diélectrophorétiques, nous mettons ensuite en œuvre cette approche multipolaire. Deux applications traitées numériquement sont présentées. Nous y montrons la pertinence de cette approche pour calculer la force et le couple exercés sur une particule dans des situations où le champ appliqué présente de fortes non-uniformités, l’approche dipolaire classique se révélant beaucoup moins performante dans ce cas. La particule et son milieu de suspension étant en réalité deux milieux en contact mais non-indépendants, des phénomènes électrocinétiques se produisent à l’interface. Ces effets interfaciaux sont abordés en vue de les prendre en compte dans le phénomène d’électrorotation d’une cellule biologique. Nous modélisons le problème complet d’une particule sphérique chargée plongée dans un milieu de suspension et soumise à un champ tournant en prenant en compte les effets électroosmotiques. La résolution par éléments finis de ce problème couplé montre la pertinence de l’approche développée, notamment pour les basses fréquences<br>In this work, we investigate about the interaction between electrical fields and dielectric particles in the dielectrophoretic phenomena, in theorical and numerical ways. The long-term application are related to electromanipulation and caracterisation of biological cells. Understanding these phenomena requires a complete modeling of polarization mechanisms governing the field-particle interaction and implements electromechanical and electrokinetic models. After introducing the necessary concepts and phenomena, we address polarization modeling using potential theory and suggest an approach for a numerical determination of polarization coefficients. We show that if the multipolar expansion can be reduced to the first order for the case of a spherical particle immersed in a uniform field, the higher orders are needed for nonspherical particles. We show also how a homogenization process allows the study of multilayered particles configurations using this approach. As part of the electromechanical study of dielectrophoretic phenomena, we implement the multipolar approach for two applications numerically treated. We show the relevance of this approach to calculate the force and torque exerted on a particle in situations where the applied field has strong non-uniformities, where the classical dipole approach turn out to be much less efficient. The particle and the suspending medium are in reality two media in contact but not independent as some electrokinetic phenomena occur at the interface. These interfacial effects are addressed in order to be taken into account in the electrorotation phenomenon of a biological cell. The model dealing with the whole problem of a charged spherical particle immersed in a suspension medium and subjected to a rotating field and taking into account the electroosmotic effects is treated. The resolution of the corresponding coupled problem using the finite element method shows the relevance of this approach
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Pontié, Maxime. "Phénomènes électrocinétiques et transferts ioniques dans les membranes poreuses à faibles seuils de coupure : application au traitement des eaux saumâtres." Tours, 1996. http://www.theses.fr/1996TOUR4016.
Full textAbstract:
L'objectif du travail est le traitement d'eaux saumâtres par des procédés à membranes, en particulier par nanofiltration (nf), pour la rendre potable. Le problème à résoudre est la désinfection et plus spécialement dans ce travail, la déminéralisation, en réduisant la concentration de certains ions nocifs (SO#4#2#-, f#-). D'autre part nous avons développé des techniques de caractérisation de membranes de nf et d'ultrafiltration (uf) organiques. Nous avons pu montrer l'intérêt de techniques d'étude aussi variées que les spectroscopies (infra-rouge (ir) et raman), la microscopie à champ proche (afm), les mesures thermiques (atd), les mesures électriques (potentiel d'écoulement (pe) et potentiel de membranes (pm)) et les mesures d'angles de contact. L'ir et le raman permettent d'acquérir des données sur la nature des polymères constituants les membranes, alors que l'afm conduit à des informations sur la topologie de surface des membranes. Les mesures d'angles de contact et la technique de dépôts de films monomoléculaires de Langmuir-Blodgett permettent d'évaluer de façon qualitative la mouillabilité des matériaux et la nature hydrophile de leur surface. Par analyse thermique différentielle (atd), nous avons mis en évidence la structuration de l'eau dans la membrane. Cette technique d'étude permet aussi de différencier facilement les membranes denses des membranes poreuses. Enfin, des informations particulièrement importantes sont obtenues par des mesures de potentiel d'écoulement (pe) et de potentiel de membrane (pm). Une nouvelle technique de mesure du pe est présentée. Elle a été mise en oeuvre pour déterminer le point isoélectrique des membranes d'uf et de nf: polysulfone, polyethersulfone et d'acétate de cellulose. Elle permet également de mettre en évidence des phénomènes d'adsorption spécifique des ions k#+, na#+ et ca#2#+. L'observation des variations du pe avec la taille des pores permet de relier le mécanisme de transport à cette valeur et donc de différencier le transport diffusionnel du transport convectif dans les membranes de nf. Enfin, des mesures de pe permettent de s'assurer de l'efficacité du nettoyage. Nous analysons également l'influence des effets liés à l'exclusion stérique et à la charge sur la rétention des ions, ainsi que le rôle de la différence de pression sur le transfert ionique en nanofiltration. Les mesures de pm ont permis de confirmer la présence d'adsorption et de mettre en évidence des potentiels de Donnan pour les faibles forces ioniques et les basses pressions. Elles permettent également de déterminer les nombres de transport des ions dans la membrane et d'évaluer la densité de charge de surface par la méthode d'Aizawa
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Forogo, Banambono Wilfried. "Migration des ions dans un milieu poreux saturé sous l'effet d'un champ électrique : application à la dépollution de sédiments fins par des géocomposites électrocinétiques." Thesis, Aix-Marseille, 2020. http://www.theses.fr/2020AIXM0103.
Full textAbstract:
Le travail de thèse concerne l’étude de l'effet du champ électrique sur la migration des éléments traces métalliques dans les sédiments dragués des voies d’eau navigables, par les phénomènes d'électroosmose et d'électrocinétique. D'abord, l’influence de la texture des sédiments sur les propriétés électrocinétiques du matériau a été étudiée pour des sédiments synthétiques. Une campagne d’essais en laboratoire a permis de caractériser l’influence de la texture de ce matériau et de son pH. Le coefficient de perméabilité électroosmotique est deux fois plus grand, et la conductivité électrique est cinq fois plus grande pour une composition argileuse que pour une composition limoneuse. L’électrocinétique induit dans le milieu poreux saturé constitué par les sédiments la propagation d’un front acide du côté de l’anode et d’un front basique du côté de la cathode. Cette propagation a été mise en évidence par une étude expérimentale réalisée avec un oedoperméamètre modifié, ainsi que par une modélisation numérique par éléments finis. La comparaison des résultats expérimentaux et numériques obtenus a permis d’établir une méthodologie de calage des paramètres du modèle. On observe enfin que le gradient de pH a un impact majeur sur le comportement des éléments traces métalliques. Deux expériences de traitement de sédiments réels ont été menées sur le long terme (3 et 6 mois) pour voir dans quelle mesure l’électrocinétique peut rendre inertes des sédiments réels. Les analyses chimiques avant et après l’application de l’électrocinétique montrent des effets très variables en fonction de la nature du métal considéré, de sa spéciation et des conditions physico-chimiques du milieu<br>The thesis work concerns the study of the effect of the electric field on the migration of trace metal in dredged sediments from navigable waterways, by the phenomena of electroosmosis and electrokinetic. First, the influence of the texture of sediments on the electrokinetic properties of the material was studied for synthetic sediments. A campaign of laboratory tests allows to characterize the influence of the texture of this material and its pH. The electroosmotic permeability coefficient is twice greater, and the electrical conductivity is five times greater for a clay composition than for a silty composition. Electrokinetics induces in the saturated porous medium formed by sediments the propagation of an acid front on the anode side and a basic front on the cathode side. This propagation was highlighted by an experimental study carried out with a modified oedopermeter, as well as by numerical modeling by finite elements. The comparison of the experimental and numerical results obtained allows to establish a methodology for calibrating the parameters of the model. Finally, we observe that the pH gradient has a major impact on the behavior of trace metal. Two experiments on the treatment of real sediments have been carried out over the long term (3 and 6 months) to see to what extent electrokinetic can make real sediments inert. Chemical analyzes before and after the application of electrokinetic show very variable effects depending on the nature of the trace metals considered, its speciation and the physico-chemical conditions of the medium
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Paillat, Thierry. "Contribution à l'étude des phénomènes électrocinétiques dans les milieux poreux ; application au stockage géologique de déchets et à la prévention contre l'électrisation dans les transformateurs." Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2325.
Full textAbstract:
Les phenomenes electrocinetiques sont envisages pour resoudre les problemes de fuites d'effluents pollues dans les sols des sites de stockage de dechets. La faisabilite du controle des ecoulements dans les milieux poreux par ces phenomenes constitue un axe de recherche important au sein du laboratoire. Ce travail necessite la comprehension des phenomenes et leurs previsions dans les milieux poreux. Le modele de stern decrit assez bien la double couche electrique mais laisse une inconnue fondamentale : le choix du parametre electrocinetique decrivant l'interface physico-chimique. A l'heure actuelle, seule une approche experimentale peut lever cette inconnue. Ainsi, une description mathematique des phenomenes et des mesures de courant d'ecoulement d'eau desionisee dans des capillaires de verre de differents diametres ont ete realisees. Elles ont permis de calculer la densite volumique de charge a la paroi (#p) et de montrer que c'est le parametre intrinseque de l'interface etudiee. Puis, nous avons mene le meme type d'experiences pour des milieux poreux artificiels (verres frittes) et naturels (gres). Une modelisation du milieu basee entre autres sur la notion de rayon hydraulique a permis de retrouver les memes valeurs de (#p). Ces resultats sont encourageants. En effet dans la mesure ou les parametres electrocinetiques pour des milieux poreux sont quantifiables, l'influence d'un champ electrique sur l'ecoulement d'un fluide peut etre predit. L'importance du phenomene d'electro-osmose dans de tels milieux, ajoutee a la prediction des parametres electrocinetiques, ouvrent une perspective interessante dans le controle par champ electrique des ecoulements en milieux poreux. Parallelement a ce travail, nous avons etudie les problemes d'electrisation des huiles dans les transformateurs electriques de puissance. Il est apparu qu'une degradation par claquage du carton augmente le phenomene. Cependant l'ajout d'un additif (le bta) dans l'huile semble etre un remede interessant a envisager dans le cas de transformateurs degrades par des decharges electriques.
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Gupta, Alok Kumar. "Couplages multi-phénomènes dans les argilites." Paris, Institut de physique du globe, 2007. http://www.theses.fr/2007GLOB0013.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de contribuer à l'étude des phénomènes électrocinétiques à l'échelledu continu dans une structure poreuse complexe. Cet objectif est motivé par le fait que l'Agence Nationalepour la gestion des déchets radioactifs ANDRA qui est chargée de gérer ces problèmes, s'intéresse auxpropriétés de stockage des argilites. A l'heure actuelle, le stockage dans des argilites fait l'objetd'études intensivess à des échelles très différentes qui vont du nanomètre au kilomètre, c'est- a-direà l'échelle du site. Cette thèse qui est centrée sur l'étude des phénomènes électrocinétiques à l'échelle du pore, sesitue également à l'échelle du continu, c'est-à-dire approximativement au dessus du nanomètre. Physiquement, les phénomènes électrocinétiques prennent naissance lorsqu'un électrolyte circule près deparois chargées. Hors, c'est précisément ce qui se passe lorsque de l'eau qui en général chargée d'un ouplusieurs sels circule dans un milieu poreux en l'occurence de l'argile dont les parois se chargent spontanément. Le but scientifique essentiel de ce travail est d'étendre nos connaissances des effets électrocinétiquesd'une part lorsque le potentiel zéta est grand en valeur absolue et d'autre part lorsque la sous-couchede Stern est prise en compte. Ainsi la modélisation entreprise sera plus réaliste même si elle gagne encomplexité. En effet une modélisation à l'échelle du pore doit décrire le champ électrique, le champ devitesse ainsi que les concentrations ioniques. Ceci se fait par l'intermédiaire de trois équations auxdérivées partielles qui sont d'une certaine manière couplées. Ces équations supposent qu'on ne s'éloigne pastrop de l'équilibre. La première qui décrit le champ électrique, est l'équation de Poisson-Boltzmann. La seconde décrit le mouvement de convection du fluide; elle est donc basée sur l'équation de Navier-Stokes qui est réduite à l'équation de Stokes car les forces inertielles sont tout à fait négligeables. De pluscette équation comporte une force supplémentaire qui est une force électrique par unité de volume. Enfinle mouvement des ions est décrit par des équations de convection-diffusion; le champ électrique induitd'ailleurs un mouvement de dérive des ions. Ces équations s'appliquent dans le coeur de phase; elles peuvent être complétées par une description plusprécise des phénomènes de surface. C'est ce qui est fait dans la couche de Stern où on suppose que les ionspeuvent venir s'adsorber à la paroi en un certain nombre de sites. Enfin lorsque le potentiel zéta est grand en valeur absolue, l'équation de Boltzmann devient elle-même nonlinéaire
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Baccouche, Sonia. "Développement d'une méthode de séparation électrocinétique de biomarqueurs de la polyneuropathie amyloïde familiale à transthyrétine : vers une miniaturisation de l'analyse." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01056470.
Full textAbstract:
Ces travaux de recherche s'intéressent à la conception de nouvelles méthodologies analytiques destinées à mesurer le bénéfice d'une transplantation hépatique ou bien encore à l'évaluation de nouvelles voies thérapeutiques à l'essai pour des patients atteints de la polyneuropathie amyloïde familiale à transthyrétine (TTR). Cette maladie rare se caractérise par une déstabilisation structurale du tétramère de TTR qui aboutit à l'agrégation de fibrille dans les tissus du système nerveux autonome, au niveau des nerfs périphériques et autour de certains organes dont le cœur. Dans le cadre d'une collaboration entre hospitalo-universitaires, chimistes analystes, électrochimistes, physico-chimistes et technologues, nous nous sommes attachés à développer des séparations en électrophorèse capillaire couplée avec une détection optique de peptides natif et muté qui sont directement associés à une variente de cette maladie rare. La difficulté première de cette recherche concerne le choix même de ces biomarqueurs qui s'est finalement révélé pertinent grâce de la réalisation de cartes peptidiques à partir du sérum. Ensuite deux voies ont été explorées : une séparation électrocinétique avec une détection spectrométrique d'absorbance dans l'ultra-violet et l'autre nécessitant le marquage préalable de peptides par des molécules fluorophores ou fluorogènes pour ensuite faire une séparation en électrophorèse couplée LIF (laser induced fluorescence). Dans les deux cas le critère principal de séparation, la résolution, autorise une quantification et surtout les validations analytiques associées montrent une réelle robustesse des méthodologies développées. L'autre signe encourageant pour la transposition des ces méthodes à l'analyse de prélèvements issus de patients, concerne la limite de quantification qui est inférieure à celle couramment mesuré dans le sérum. La spectrométrie de masse, moyen d'investigation physico-chimique puissant à permis de suivre et de comprendre d'un point vue plus fondamental le produit des réactions de chimie organique de dérivation des peptides par trois marqueurs fluorescents : le TAMRA-SE, le NDA et le FQ. La possibilité de proposer un outil d'analyse miniaturisé et simple d'utilisation pour le monde hospitalier a également été étudiée. Un poste d'analyse sur puce microfluidique permettant l'analyse quantitative et qualitative a été installé pour permettre la réalisation de premiers essais expérimentaux de séparations électrocinétiques sur puce microfluidique. Ces travaux jettent les bases d'une nouvelle voie analytique pour séparer et quantifier les différents biomarqueurs caractéristiques de la polyneuropathie amyloïde familliale à TTR.
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Korchane, Sonia. "Développement d'une méthode de séparation électrocinétique de biomarqueurs de la polyneuropathie amyloïde familiale à transthyrétine : vers une miniaturisation de l'analyse." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112112/document.
Full textAbstract:
Ces travaux de recherche s’intéressent à la conception de nouvelles méthodologies analytiques destinées à mesurer le bénéfice d’une transplantation hépatique ou bien encore à l’évaluation de nouvelles voies thérapeutiques à l’essai pour des patients atteints de la polyneuropathie amyloïde familiale à transthyrétine (TTR). Cette maladie rare se caractérise par une déstabilisation structurale du tétramère de TTR qui aboutit à l’agrégation de fibrille dans les tissus du système nerveux autonome, au niveau des nerfs périphériques et autour de certains organes dont le cœur. Dans le cadre d’une collaboration entre hospitalo-universitaires, chimistes analystes, électrochimistes, physico-chimistes et technologues, nous nous sommes attachés à développer des séparations en électrophorèse capillaire couplée avec une détection optique de peptides natif et muté qui sont directement associés à une variente de cette maladie rare. La difficulté première de cette recherche concerne le choix même de ces biomarqueurs qui s’est finalement révélé pertinent grâce de la réalisation de cartes peptidiques à partir du sérum. Ensuite deux voies ont été explorées : une séparation électrocinétique avec une détection spectrométrique d’absorbance dans l’ultra-violet et l’autre nécessitant le marquage préalable de peptides par des molécules fluorophores ou fluorogènes pour ensuite faire une séparation en électrophorèse couplée LIF (laser induced fluorescence). Dans les deux cas le critère principal de séparation, la résolution, autorise une quantification et surtout les validations analytiques associées montrent une réelle robustesse des méthodologies développées. L’autre signe encourageant pour la transposition des ces méthodes à l’analyse de prélèvements issus de patients, concerne la limite de quantification qui est inférieure à celle couramment mesuré dans le sérum. La spectrométrie de masse, moyen d’investigation physico-chimique puissant à permis de suivre et de comprendre d’un point vue plus fondamental le produit des réactions de chimie organique de dérivation des peptides par trois marqueurs fluorescents : le TAMRA-SE, le NDA et le FQ. La possibilité de proposer un outil d’analyse miniaturisé et simple d’utilisation pour le monde hospitalier a également été étudiée. Un poste d’analyse sur puce microfluidique permettant l’analyse quantitative et qualitative a été installé pour permettre la réalisation de premiers essais expérimentaux de séparations électrocinétiques sur puce microfluidique. Ces travaux jettent les bases d’une nouvelle voie analytique pour séparer et quantifier les différents biomarqueurs caractéristiques de la polyneuropathie amyloïde familliale à TTR<br>The purpose of our work was the development of new analytical methodologies to measure the benefit of liver transplantation and also the evaluation of new therapeutic approaches under testing on patients with Transtyretin (TTR) familial amyloid polyneuropathy. This rare disease is characterized by a structural destabilization of TTR tetramer leading to it’s aggregation into amyloïd fibrils that accumulate in the tissues of the autonomous nervous system, peripheral nerves and around certain organs, including the heart. As part of a collaboration between university, hospital, analytical chemists, electrochemist, physical chemists and technologists, we are committed to develop separations in capillary electrophoresis coupled with optical detection of native and mutated peptides that are directly associated with a variant of this rare disease. The first challenge of this research is the choice of these biomarkers that ultimately proved relevant with the realization of peptide maps from the serum. Then two approaches have been explored: electrokinetic separation with absorbance spectrometric detection in the ultraviolet and the other requiring the prior labeling peptides with fluorescent molecules and then to a separation on electrophoresis coupled with LIF (Laser induced fluorescence). In both cases the main criterion of separation, resolution, allows quantification and especially analytical validations show actual strength associated methodologies developed. Another encouraging sign for the transposition of these methods to the analysis of samples from patients regarding the quantification limit is lower than commonly measured in serum. Mass spectrometry, using physico-chemical investigation powerful allowed to follow and understand a more fundamental viewpoint the product of organic chemistry reactions bypass peptides by three fluorescent dyes: TAMRA-SE, the NDA and FQ. The ability to provide a miniaturized analysis and easy to use tool for the hospital environment was also studied. A post analysis on microfluidic chip for quantitative and qualitative analysis was installed to allow the realization of the first experimental tests of electrokinetic separations on microfluidic chip. These studies lay the foundation for a new analytical way to separate and quantify the different characteristics biomarkers family TTR amyloid polyneuropathy
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Benoit, Clarisse. "Caractérisation électrocinétique de cellules humaines." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAY029/document.
Full textAbstract:
La connaissance et la compréhension des propriétés électrocinétiques des cellulesapportent de multiples applications en recherche biomédicale, comme le diagnostic et le suivi del'évolution d'un cancer. L'application de champs électriques alternatifs non-uniformes dans desmicrosystèmes, et plus particulièrement la force de diélectrophorèse, permet de caractériser despopulations de cellules sans marqueur spécifique.Nous avons tout d'abord mené une étude fondamentale pour décrire de la réponse des celluleshumaines dans telles conditions. La compétition entre les forces diélectrophorétique et électro-hydrodynamiques (effets électrothermiques, électro-osmose) a été modélisée. La confrontation dumodèle à l'observation expérimentale du mouvement de telles cellules dans des canaux micro-fluidiques comportant des électrodes micro structurées a été effectuée. À partir de cette étude,une nouvelle méthode de détermination de la fréquence de coupure de cellules humaines sur unnombre statistique de cellules représentant une population a été élaborée.Ensuite, nous avons étudié les fréquences de coupure entre des lignées issues de différents tissusépithéliaux (rein et prostate) ou de cellules circulantes. Il a été démontré que les fréquences decoupure sont statistiquement différentes entre les lignées. Les méthodes développées ont ainsipermis de mesurer les différentes signatures électriques de cellules cancéreuses de prostates àchaque stade d'évolution du cancer.Enfin, nous nous sommes intéressés à comprendre les mécanismes de polarisation des cellulessous champ électrique alternatif. Nous avons modifié la membrane des cellules chimiquement oubiologiquement pour comprendre l'origine moléculaire de la fréquence de coupure. Il a été mis enévidence que la concentration en protéines et l'activité de certains canaux ioniques augmententsignificativement la fréquence de coupure des cellules.En exploitant les effets de la diélectrophorèse sur les cellules, il devient possible de caractériserfinement leurs propriétés diélectriques, et de proposer à plus long terme de nouvelles technologiesde détection et de diagnostic<br>Measuring and understanding cells' electrokinetic properties bring several appli-cations in the biomedical field, like the diagnosis and the monitoring of cancer diseases. Theapplication of alternative non uniform electric fields in microsystems, in particular the dielec-trophoretic force, allows a label-free characterization of cell populations.In this Thesis, a comprehensive study has been established to describe the response of humancells in non-uniform AC fields. We have modeled the competition between dielectrophoresisand electro-hydrodynamical forces (electrothermal effects, AC electro-osmosis). This model wascompared to the observation of cell motions in microfluidic channels with structured electrodes.We have established a new method to determine the crossover frequencies of human cells on astatistically relevant number of cells, which represents a population.Then, the Clausius-Mossotti factor of cell lines has been measured, from different epithelial tis-sues (kidney, prostate) or circulating cells. We have demonstrated that the crossover frequenciesare statistically different between these lines. This method has been used to monitor the differentelectrical signatures of prostate cancer cells at each grade of cancer.Finally, we have focused on the polarization process of cells regarding the electric field. We havemodified chemically and biologically cell membranes to understand the molecular origin of thecrossover frequency. The membrane proteins depletion and the activity of some ion channelssignificantly increase the cell crossover frequency.By taking advantage of the dielectrophoretic response of cells, it becomes possible to characte-rize their dielectric properties and to develop new technologies for cancer detection and diagnosis
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Laffite, Guillaume. "Etude et développement de dispositifs micro et nanofluidiques à interface polarisable de type silicium/diélectrique/électrolyte." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00864727.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse s'articule autour de deux axes de recherche liés à l'étude et au développement de dispositifs micro- et nano-fluidiques à interface polarisable de type SOE (pour Semiconductor Oxide Electrolyte ). La première partie du manuscrit est consacrée à la réalisation de membranes en silicium formées d'un réseau périodique de nano-canaux (i.e. de diamètre ~ 100nm). La spécificité de nos travaux réside dans l'utilisation d'un procédé de gravure électrochimique du silicium assisté d'un pré-masquage. Les résultats de gravure électrochimique obtenus constituent à ce jour l'état de l'art en termes de formation de réseaux périodiques de pores denses. Ces structures dites submicrom étriques sont caractérisés par des densités allant de 1 jusqu'à 8pores.μm-² avec des rapports d'aspects supérieurs à 50. A partir de ces réseaux de pores, nous avons optimisé un procédé technologique de gravure de la face arrière du silicium qui nous a permis de réaliser des membranes à hautes densités de nano-canaux sur des surfaces typique de ~ 0,1mm². Ces structures qui présentent de hautes propriétés de sélectivité, de perméabilité et de surface spécifique, seront tout à fait adaptées à la réalisation de futurs transistors nano-fluidiques performants. La seconde partie du manuscrit traite de l'étude de la modulation du potentiel ξ au niveau d'interfaces SOE polarisées. Cette grandeur qui est reliée par l'intermédiaire de l'équation de Grahame à la densité de contre-ions présents dans la couche diffuse mobile, va notamment influencer les phénomènes de transport sélectifs d'espèces chargées à l'échelle du nano-canal. Dans le cadre de cette thèse, les caractérisations du potentiel ξ de nos interfaces SOE ont été réalisées par une technique de courants d'écoulement et une technique par AFM à sonde colloïdale. Les couches isolantes que nous avons utilisées (silice et alumine), ont été choisies pour garantir une influence négligeable des courants de fuite (~ 10pA.cm-²) et pour assurer une accumulation maximale de charges ioniques dans le liquide sous l'effet du potentiel appliqué (> 1mC.m-²). Cependant, aucune modulation du potentiel ξ n'a expérimentalement été mesurée quelle que soit la technique sur nos deux types de surfaces. En parallèle, nous avons développé un modèle de description théorique du comportement du potentiel ξ en solution (en fonction du pH, de la force ionique et de la polarisation), qui tient spécifiquement compte du phénomène de régulation de charges présent à la paroi de l'interface solide/liquide. Les résultats de simulations que nous présentons dans cette thèse, mettent clairement en avant le fait que nous devrions mesurer une modulation non négligeable du potentiel ξ dans nos conditions opératoires (~ 10mV). Ce désaccord entre les résultats théoriques et expérimentaux, conduit en fin du manuscrit à une discussion sur le comportement des charges ioniques déplacées du côté du liquide sous l'effet de la polarisation. Nous proposons une interprétation qui implique que la quasi- totalité de ces charges ioniques serait directement adsorbée à la paroi de l'interface solide/liquide. Cela aurait pour conséquence de ne pas modifier la densité contre-ionique de charges présente dans la couche diffuse (i.e. pas de modulation du potentiel ξ). L'ensemble des connaissances acquises durant cette thèse, ouvriront des perspectives sur le développement et la caractérisation de transistors nano-fluidiques, en vue de les intégrer dans les futurs laboratoires sur puce
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Devi, Maureen. "Etudes expérimentales et numériques de la propagation d'ondes couplées sismiques et électromagnétiques dans des matériaux saturés non consolidés." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAU022/document.
Full textAbstract:
Les premières centaines de mètres du sous-sol sont au coeur d'enjeux sociétaux importants liés aux fluides auxquels la société doit encore affronter, tels que la détéction et la surveillance des ressources en eau et de la pollution, ainsi que le rôle des fluides dans les différents types d'évaluation des risques ou en géotechnique. Cette gamme de profondeur est marquée par une forte complexité et une forte hétérogénéité aussi bien structurale et lithologique qu'en termes de mélanges de phases fluides. Parmi les méthodes géophysique disponibles, le phénomène de couplage sismo-électrique (et électro-sismique) a le potentiel d'émerger comme une nouvelle technique d'imagerie haute résolution, naturellement sensible aux contrastes des fluides. Deux signaux sismo-électrique ont été prédits et parfois observés: les signaux co-sismique éléctrique à forte amplitude et les faibles perturbations électromagnétiques générées en profondeur lorque des ondes sismiques traversent une interface. Ce deuxième phénomène est le plus prometteur, en termes d'imagerie en raison de sa sensibilité aux contrastes originaux par rapport à la réflexion sismique. L'émergence d'une méthode sismo-électrique a cependant été ralentie en raison des difficultés dans l'enregistrement de ces faibles signaux sismo-électrique. Cette thèse, basée sur la combinaison d'approches expérimentales et numériques, vise à aborder des questions pratiques concernant l'acquisition et le traitement de données sismo-électrique et électro-sismique.Dans la première partie, afin d'augmenter le rapport signal-sur-bruit (S/N) des signaux sismo-électriques, nous étudions théoriquement et expérimentalement leur sensibilité à différents arrangements d'électrodes. Pour cela, nous avons développé une théorie des filtres conçue pour évaluer l'influence d'ensemble d'électrodes pour l'acquisition des signaux sismo-électriques. Cette théorie a été confrontée avec succès à des données expérimentales sismo-électriques acquises en utilisant diverses dispositions d'électrodes (c'est-à-dire l'espacement entre les électrodes, le nombre des électrodes et la vitesse sismique apparente) et à des simulations numériques des formes d'onde complète. En particulier, cette approche explique la difficulté d'enregistrement des ondes converties sismo-électromagnétique générées en profondeur converties à une interface, lorsque la configuration dipôle classique est utilisé comme récepteur. Nous encourageons ensuite l'utilisation d'une configuration de multi-électrodes dans des mesures sismo-électriques, puisque: 1) il réduit le bruit électrique omniprésent causé par l'homme, et 2) ses propriétés de filtrage amplifient les ondes électromagnétiques provenant des interfaces en profondeur par rapport aux événements co-sismiques dominants.Dans la deuxième partie, nous nous concentrons sur les phénomènes réciproques électro-osmotique, c'est-à-dire la génération de signaux sismiques par une source électrique dans des milieux saturés poroélastiques. Nous avons d'abord effectué des études numériques pour évaluer la nature et les propriétés des différentes arrivées sismiques générées par une source électrique dans un matériau homogène et hétérogène, à l'échelle du terrain. Ensuite, nous avons essayé d'acquérir des données de laboratoire électro-sismique dans un matériau homogène, données que nous avons de nouveau confrontées à des calculs numériques de forme d'onde complète. Les résultats montrent que les ondes électro-sismiques peuvent être observées et qu'elles sont générées localement autour de la source électrique. Nous montrons enfin que ces signaux électro-sismiques sont influencés par la conductivité des fluides<br>The first few hundred meters of the subsurface is the seat of important issues related to fluids which society still has to face, such as the detection and monitoring of water ressources and pollution as well as the role of fluids in various types of hazard assessment or in geotechnics. This depth scale is highly complex and heterogeneous in terms of lithology and fluid content. Among the available geophysical methods, seismo-electric (or electro-seismic) coupling phenomena have the potential to emerge as a new high-resolution imaging technique, naturally sensitive to fluid contrasts. Two seismo-electric signals have been predicted and sometimes observed: co-seismic electric signals (high amplitude) and weak electromagnetic (EM) disturbances generated at depth when seismic waves cross an interface. This second phenomenon is the most promising in terms of imaging due to its sensitivity to original contrasts compared to seismic reflection. The emergence of the seismo-electric method was however slowed down due to difficulties in recording these weak seismo-electric signals. Based on the combination of experimental and numerical approaches, this PhD thesis aims at addressing practical questions concerning the acquisition and processing of seismo-electric and electro-seismic data.In the first part, in order to increase the signal-to-noise (S/N) ratio of seismo-electric signals, we theoretically and experimentally study their sensitivity to various electrode arrangements. For this, we developed a filter theory designed to assess the influence of complex electrode arrays for seismo-electric signals acquisition. This theory was successfully confronted to experimental seismo-electric data acquired using various electrode arrangements (namely the spacing between the electrodes, the number of the electrodes and the apparent seismic velocity) and to full waveform numerical simulations. This combined analysis shows that electrode configuration properties strongly influence seismo-electric amplitudes and waveforms. In particular, this approach explains the difficulty in recording depth-generated seismo-electromagnetic waves converted at an interface, when the conventional dipole configuration is used as receivers. We then promote the use of a 3-electrode configuration in seismo-electric measurements, since: 1) it reduces ubiquitous man-made electric noise, and 2) its filtering properties do amplify the EM waves originating from interfaces at depth with respect to dominant coseismic events.In the second part, we focus on the reciprocal electro-osmotic phenomena, i.e. the generation of seismic signals by an electric source in poroelastic saturated media. We first performed numerical investigations to assess the nature and properties of the different seismic arrivals generated by an electrical source in a homogeneous and an heterogeneous material, at the field scale. Then we tried to acquire electro-seismic laboratory data in a homogeneous material, data that we again confronted with numerical full waveform computations. The results show that electro-seismic waves can be observed and that they are locally generated around the electric source. We finally show that these electro-seismic signals are influenced by the fluid conductivity
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Ben, Salah Manel. "Comportement électrocinétique de mélanges kaolinite-smectite." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEE005.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a permis de se focaliser sur le traitement électrocinétique d’un sol argileux. Le but consiste alors à étudier l’évolution de la structure des mélanges de kaolinite + smectite pollués avec du plomb après un traitement électrocinétique. Il s’agit d’appréhender les éventuelles variations des propriétés mécaniques des sols après l’électrocinétique. Du point de vue de la structure, de façon générale de faibles variations de la porosité (porosimétrie au mercure) ont été observées après le traitement électrocinétique<br>This thesis work focused on the electrokinetic treatment of clay soil. The aim is to study the evolution of the structure of kaolinite + smectite mixtures polluted with lead after an electrokinetic treatment. The aim is to understand the possible variations in the mechanical properties of soils after electrokinetics. From a structural point of view, generally small variations in porosity (mercury porosimetry) were observed after the electrokinetic treatment
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Amrofel, Nathan. "Caractérisation numérique des phénomènes de couplage multiphysique sur la migration de gaz dans une roche argileuse saturée aux échelles mésoscopiques." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2024. http://www.theses.fr/2024LORR0101.
Full textAbstract:
Dans une installation de stockage géologique de déchets radioactifs, la corrosion des matériaux ferreux dans des conditions anoxiques, associée à la désintégration radioactive des déchets et à la radiolyse de l'eau, entraînera la formation d'hydrogène. Une bonne compréhension du comportement de migration de ce gaz est d'une importance fondamentale pour la fiabilité des scénarios de prédiction d'évolution à long terme d'un tel stockage. Si le taux de production de gaz dépasse le taux de diffusion du gaz dans les pores de la roche hôte, une phase gazeuse distincte se formera. Les forces de capillarité s'opposant au mouvement du gaz entraîneront une augmentation de la pression jusqu'à une valeur critique au-delà de laquelle il pourra pénétrer dans le matériau environnant et se déplacer par des processus advectifs. Différents mécanismes propres aux roches argileuses et à leur caractère nanoporeux pourraient toutefois influencer ces écoulements visco-capillaires. Tout d'abord, des mécanismes de transfert de masse se mettent en place aux interfaces eau/gaz conduisant à une évaporation (voire une recondensation capillaire sous certaines conditions) et favorisant l'apparition de chemins d'écoulement préférentiels, accentué par l'effet Kelvin dans les nanopores. Compte tenu des fortes pressions générées, la percolation du gaz génère aussi une dilatation des chemins percolants, pouvant conduire à un déplacement localisée de l'eau loin de ces chemins, sous l'effet de la compression de la matrice argileuse. Ces phénomènes d'ouverture des chemins percolants (micro fissuration) entraînent à leur tour un endommagement et une dégradation des propriétés mécaniques de la roche. Si la pression continue d'augmenter, des fractures en tension se développent de manière similaire à celles observées en fracturation hydraulique. En parallèle, dans les milieux argileux comme l'argilite du Callovo-Oxfordien (COx) l'eau porale contient des ions dissous et forme donc un électrolyte. Du fait des charges électriques présentes dans les feuillets d'argiles la densité de concentration des ions près des interfaces solide/liquide devient inhomogène et l'électrolyte n'est plus électriquement neutre (double couche électrique). Les écoulements sont dans ce cas plus complexes puisque des couplages apparaissent entre la dynamique du solvant et celle des ions. En effet, lorsque le fluide est soumis à un champ électrique, bien que le solvant soit neutre, on observe l'apparition d'un flux hydraulique. Ce mécanisme appelé électro-osmose est particulièrement important dans le cadre du stockage de déchets radioactifs à cause de l'introduction des radionucléides ioniques dans la couche géologique qui viendraient s'ajouter aux ions naturellement dissous dans l'eau porale. Dans le cadre de cette thèse, nous avons ainsi développé différents modèles mésoscopiques capables de prendre en compte ces couplages, qu'ils soient HydroChimiques (évaporation) HydroMécaniques (HM) ou ElectroCinétiques (EC) lors de la simulation de l'écoulement et du transport afin d'étudier l'impact de ces couplages sur la migration du gaz. Deux méthodes numériques ont ainsi été utilisées pour développer ces modèles : une approche SPH pour la caractérisation des processus d'évaporation et d'endommagement mécanique et une approche LBM pour l'étude des mécanismes d'électro-osmose<br>In a geological repository for radioactive waste, the corrosion of ferrous materials under anoxic conditions, coupled with the radioactive decay of the waste and radiolysis of water, will lead to the formation of hydrogen. A thorough understanding of the migration behavior of this gas is crucial for the reliability of long-term evolution prediction scenarios for such storage facilities. If the gas production rate exceeds the gas diffusion rate in the pores of the host rock, a distinct gas phase will form. Capillary forces opposing gas movement will lead to an increase in pressure until a critical value is reached, beyond which it may penetrate the surrounding material and move via advective processes. Various mechanisms specific to clay rocks and their nanoporous nature could, however, influence these visco-capillary flows. Firstly, mass transfer mechanisms are established at the water/gas interfaces leading to evaporation (or capillary recondensation under certain conditions) and promoting the formation of preferential flow paths, accentuated by the Kelvin effect in nanopores. Given the high pressures generated, gas percolation also results in dilation of the percolating pathways, potentially leading to localized displacement of water away from these pathways due to compression of the clay matrix. These phenomena of opening percolating pathways (micro-cracking) in turn cause damage and degradation of the rock's mechanical properties. If pressure continues to rise, tension fractures develop similarly to those observed in hydraulic fracturing. Concurrently, in clayey environments like the Callovo-Oxfordian (COx) argillite, pore water contains dissolved ions and thus forms an electrolyte. Due to the electric charges present in clay layers, the ion concentration density near solid/liquid interfaces becomes heterogeneous, and the electrolyte is no longer electrically neutral (electrical double layer). Flows in this case are more complex as couplings appear between the solvent's dynamics and that of the ions. Indeed, when the fluid is subjected to an electric field, although the solvent is neutral, hydraulic flow is observed. This mechanism, called electro-osmosis, is particularly important in the context of radioactive waste storage due to the introduction of ionic radionuclides into the geological layer, which would add to the ions naturally dissolved in pore water. In the context of this thesis, we have developed various mesoscopic models capable of accounting for these couplings, whether they are HydroChemical (evaporation), HydroMechanical (HM), or ElectroKinetic (EK) during flow and transport simulation to study the impact of these couplings on gas migration. Two numerical methods have been used to develop these models: an SPH approach for characterizing evaporation and mechanical damage processes and an LBM approach for studying electro-osmosis mechanisms
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Marino, Sonia. "Phénomènes de transports couplés induits par des circulations de fluides dans des milieux poreux et fracturés." Paris 7, 2002. http://www.theses.fr/2002PA077119.
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Avenas, Quentin. "Intégration d’une méthode d’actuation électrocinétique sur biocapteur plasmonique." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI122/document.
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Cette thèse porte sur le développement d’un capteur plasmonique intégrant une fonction d’actuation des objets visés. L’objectif est de passer outre la limite de diffusion rencontrée à basse concentration en piégeant les particules sur la surface de détection. La stratégie adoptée est de structurer le film d’or servant à la détection de manière à pouvoir l’utiliser pour mettre en mouvement le fluide et les molécules par le biais de champs électriques. Le transfert de masse est réalisé par diélectrophorèse et électroosmose, deux effets électrocinétiques mis en oeuvre par des électrodes servant à la fois d’actuateur et de capteur plasmonique. Un état de l’art exhaustif et des simulations multiphysiques ont permis de concevoir un prototype de capteur intégré constitué d’électrodes interdigitées en or permettant la détection plasmonique. Le dispositif proposé a été obtenu par microfabrication en salle blanche puis caractérisé avant l’étude de ses performances. Une première phase de tests sur un système modèle, des billes de polystyrène dans de l’eau, a permis d’apporter la preuve de concept du fonctionnement du capteur, qui est effectivement capable de piéger rapidement les objets visés à sa surface afin de les détecter. Les mécanismes de transfert de masse ont été expliqués et la preuve de l’amélioration de la limite de détection par un facteur supérieur à 100 a été apportée. Dans un second temps, les performances du capteur appliqué à des objets biologiques ont été évaluées. Celui-ci piège efficacement des levures et des protéines, mais aucune amélioration n’a été observée dans le cas de la détection spécifique de l’hybridation entre deux brins d’acide désoxyribonucléique (ADN). Les causes de ce résultat ont été discutées et comprises et deux solutions différentes ont été explorées : l’adaptation de la fréquence d’opération et l’optimisation de la géométrie des électrodes. Ainsi, cette étude a permis de souligner la problématique de la mise en oeuvre d’effets électrocinétiques dans des milieux biologiques et de réfléchir aux pistes pertinentes pour sa résolution<br>This thesis focuses on the development of an integrated plasmonic sensor capable to perform mass transport on targeted objects. The goal is to overcome the diffusion limit by trapping particules directly on the sensing surface. The adopted strategy was to structure the gold layer used for plasmonic detection in order to use the sofabricated structures to set the fluid and the molecules in motion by applying electric fields in the fluid. The mass transfer is realized through dielectrophoresis and electroosmosis, those two electrokinetic effects being operated by electrodes acting as sensor and actuator at the same time. An exhaustive state of the art as well as multiphysical simulations allowed us for designing a prototype for an integrated sensor consisting in gold interdigitated electrodes enabling plasmoninc sensing. The proposed device was obtained through microfabrication in clean room facilities and was characterized before the study of its performances. A first sequence of tests on a model system – polystyrene microbeads in water – brought the proof of concept we needed to validate the correct operation of the sensor, which is indeed capable of quickly trapping targeted objects on its surface and detecting them. The mass transfer mechanisms were explained and we showed the enhancement of the limit of detection by a factor greater than 100. In a second phase, performances of the sensor applied to biological objects were evaluated. It can effectively trap yeasts and proteins but no enhancement has been observed while detecting DNA hybridization events. Causes for this result were discussed and understood and two different solutions were explored: the adaptation of the operating frequency and the optimization of the electrodes geometry. Thus, this study highlighted the problematic of operating electrokinetic effects in biological media and suggested relevant leads towards its resolution
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Studer, Vincent. "Pompage électrocinétique et autres éléments intégrables pour la microfluidique." Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066581.
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Obliger, Amaël. "Modélisation multi-échelle du transport électrocinétique en milieu poreux chargé." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066514/document.
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Dans le cadre du stockage des déchets nucléaires en couche géologique profonde (projet Cigéo), il est nécessaire de pouvoir prédire l'écoulement des radionucléides sous forme ionique dans des milieux poreux chargés tels que l'argile. Les matériaux argileux sont complexes et il est difficile de connaître leur structure, surtout à l'échelle nanoscopique où les phénomènes électrocinétiques deviennent primordiaux. Dans ce cas, la stratégie adoptée dans ce travail est de représenter la porosité à l'aide d'un réseau de pores connectés entre eux par des canaux. Cela nécessite de connaître les propriétés du transport couplé à l'échelle du canal en prenant en compte les flux de solvant, de solutés et de charges sous l'influence de gradients de pression, de concentration en sel et de potentiel électrostatique. La description du transport électrocinétique utilisée correspond à celle du modèle de Poisson-Nernst-Planck. On peut ainsi montrer que le comportement de ces propriétés peut différer entre l'échelle du canal et celle de l'échantillon (réseaux construits aléatoirement à partir de distributions de paramètres). Par exemple, on constate que la perméabilité d'un réseau diminue si les effets électrocinétiques augmentent, ce qui n'est pas le cas à l'échelle du canal. Ces différences proviennent de la présence simultanée de couplages entre les flux et de l'hétérogénéité du milieu. Un échantillon numérique ayant les mêmes propriétés qu'un échantillon réel d'argile a ainsi été créé au terme d'un processus de sélection des distributions de paramètres des canaux, il a ainsi servi à réaliser des études préliminaires sur le colmatage et la désaturation<br>As part of the disposal of nuclear waste in deep geological formations (Cigéo project), it is necessary to predict the flow of radionuclides in ionic form in charged porous media such as clays. The clay materials are complex and it is difficult to know their structure, especially at the nanoscale where electrokinetic phenomena become paramount. In this case, the strategy adopted in this work is to represent the porosity with a network of pores interconnected by channels. This requires to know the properties of the coupled transport at the channel scale taking into account the flow of solvent, solutes and charges under the influence of gradients of pressure, salt concentration and electrostatic potential. We used the Poisson-Nernst-Planck model to describe the electrokinetic transport in the channels. It can be shown that the behavior of these properties may vary between the channel scale and the sample scale (random networks constructed from parameters distributions). For example, it is found that the permeability of a network decreases as electrokinetic effects increase, which is not the case at the level of a single channel. These differences arise from the simultaneous presence of coupling between the flows and the heterogeneity of the sample. A numerical sample having the same properties as real clay sample has been created following a process of selection of the channels parameters, it has been used to conduct preliminary studies on clogging and desaturation in clay
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Tardif, Éric. "Conception d'un montage expérimental pour l'étude dynamique du potentiel électrocinétique." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/27694/27694.pdf.
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Sbaï, Mohammed. "Détermination du potentiel électrocinétique de membranes poreuses : mesures tangentielles et transmembranaires." Besançon, 2004. http://www.theses.fr/2004BESA2028.
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L'état de charge d'une membrane poreuse peut avoir une influence considérable sur ses performances de filtration. La caractérisation des propriétés électriques de surface desmembranes de filtration constitue donc une étape primordiale pour comprendre et contrôler leur sélectivité. Dans ce travail, les propriétés électriques de membranes d'ultrafiltration (UF) on été étudiées. Quatre méthodes dites transmembranaires - potentiel de membrane, conductivité de pores, potentiel d'écoulement et effet électro-visqueux- ont été utilisées. L'interprétation des données en terme de potentiel zêta a été réalisée à l'aide d'un modèle de charge d'espace. La structure multicouche ainsi que le caractère sélectif de la couche active d'une membrane de basse UF rendent difficile l'interprétation des données expérimentales fournies par les techniques de caractérisation transmembranaires. Afin d'éviter ces difficultés, une méthode de potentiel d'écoulement tangentiel (TSP) a été utilisée. La conversion des données de TSP en potentiel zêta est généralement effectuée à l'aide de l'équation d'Helmholtz-Smoluchowski (ou d'une équation similaire tenant compte de la conductance de surface). Il a été montré dans cette étude que cette procédure est incorrecte dans le cas de membranes poreuses car elle néglige le phénomène de conduction dans le corps poreux de la membrane. Ce phénomène supplémentaire a été introduit dans la théorie de l'électrocinétique afin de permettre le calcul de la vraie valeur du potentiel zêta. Une nouvelle installation électrocinétique a également été développée afin de déterminer le potentiel zêta de membranes tubulaires à partir de mesures de TSP et de résistance électrique.
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Song, Yue. "Traitement électrocinétique des sédiments de dragage et valorisation par solidification/stabilisation." Thesis, Le Havre, 2016. http://www.theses.fr/2016LEHA0003/document.
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Ce travail de thèse a porté sur l’étude des méthodes de traitement des sédiments de dragage en vue de leur remédiation et leur valorisation : la méthode électrocinétique et la méthode solidification/stabilisation. Deux dispositifs expérimentaux (à deux échelles différentes) ont été développés et une série d’essais électrocinétiques ont été effectués sous différentes conditions (valeurs du potentiel électrique, système ouvert/fermé, solutions d’électrolyte : EDTA, EDDS, NTA et Acide citrique). Chaque chélatant fournit une efficacité d’extraction sur un métal donné. Les résultats obtenus montrent que le contrôle de pH à la cathode par l’acide citrique et l’ajout d’un tensio-actif (Tween 20) peuvent augmenter l’effet de remédiation des métaux. Par ailleurs, lorsque le système est fermé, l’efficacité d’électroremédiation est plus élevée. Les abattements obtenus pour les métaux dans la matrice des sédiments sous des conditions optimales peuvent atteindre 60 %. Pour ce qui est de la solidification/stabilisation, plusieurs formulations (de chaux, de ciment et de fumée de silice) associées au sédiment ont été testées dans le but de reconstituer un matériau résistant et durable dans l’objectif de son utilisation dans les remblais routiers. Les éprouvettes de sédiment traitées ont été soumises à des conditions sévères de température et d’humidité. Des essais de lixiviation ont été effectués sur le matériau obtenu afin de déterminer la capacité des formulations à stabiliser les éléments polluants contenus dans le sédiment. Les résultats obtenus avec 12 différentes formulations ont montré que la résistance requise est obtenue avec des proportions raisonnables d’ajouts, tandis que l’exigence de durabilité nécessite une plus grande proportion de chaux<br>This thesis research is devoted to investigate the treatment methods of dredged sediments in order their restoration and valorisation: electroremediation and solidification/stabilization. Two experimental set-up (at two different scales) have been designed and a series of tests were performed under different conditions (electric potential values, opened/closed system, electrolyte solutions: EDTA, EDDS, NTA and Citric Acid). Each chelating agent provides an extraction efficiency for a given metal. The obtained results show that the pH control at the cathode by citric acid and its combinations with a surfactant (Tween 20) can increase the metal removal effect. Moreover, under closed system condition, metal removal efficiency became stronger. The obtained metal removals values within the matrix of sediment under optimal conditions can reach 60%. As regard to the solidification/stabilization, serval formulations (of lime, cement and silica fume) associated to the sediment were tested in order to create a resistant and sustainable material forwarding to be used as a road embankments. The specimens of treated sediment were submitted to severe conditions of temperature and wettability. Leaching tests were carried out on the obtained material in order to assess a capability of used formulations to stabilize pollutant elements contained in the sediment. The obtained results from 12 different formulations showed that the required resistance is obtained with the reasonable proportions of binders, while the sustainability requirement need higher lime content in the formulation
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Loulergue, Patrick. "Caractérisation In-Situ de dépôts formés en filtration membranaire de suspensions particulaires et de biofluides : intéraction entre structure locale et performances du procédé." Thesis, Toulouse, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAT0046/document.
Full textAbstract:
Le colmatage membranaire demeure l’un des verrous majeurs des bioréacteurs à membrane (BAM). Ces travaux visent à apporter une contribution à la compréhension de la dynamique de structuration de dépôts complexes formés lors de la filtration frontale de (bio)fluides et son impact sur les performances de filtration. Pour cela, différents outils permettant la mesure in-situ des propriétés structurelles locales des dépôts ont été utilisés de manière à pouvoir relier ces propriétés aux performances globales de filtration. Les propriétés électrocinétiques des dépôts ont également été étudiées. Deux méthodes, l’une optique et l’autre acoustique, ont été utilisées pour caractériser les propriétés structurelles locales des dépôts (épaisseur, cinétique de croissance). Dans un premier temps, les épaisseurs obtenues par les méthodes optiques et acoustiques ont été comparées. Il a été montré que, dans le cas de dépôts peu poreux, les deux méthodes conduisent aux mêmes épaisseurs de dépôts. Dans le cas de dépôts plus poreux, ces deux méthodes permettent l’obtention de données complémentaires à deux niveaux de profondeur différents au sein du dépôt. L’influence des conditions opératoires sur la structuration de dépôts de particules modèles a ensuite été étudiée. Grâce à la méthode optique il a été montré que, quelles que soient les conditions opératoires, il existe une variation temporelle des propriétés du dépôt. De plus, une répartition non homogène du dépôt à la surface de la membrane peut également exister, favorisée par de faibles répulsions entre particules. Enfin, l’applicabilité des différentes méthodes au cas des biofluides issus de BAM a été évaluée. La structure de dépôts complexes constitués lors de la filtration de ces biofluides a ensuite été étudiée. La compressibilité des dépôts, mise en évidence à l’échelle globale par suivi des performances de filtration, a également été observée à l’échelle locale : l’épaisseur du dépôt décroît avec une augmentation de la PTM. De plus, à l’échelle locale, une variabilité spatiale des propriétés du dépôt a été mise en évidence. Afin de contrôler la compressibilité des dépôts l’impact de l’ajout de particules au sein du biofluide a été évalué<br>Membrane fouling is one of the major drawbacks of membrane bioreactors. This study is thus a contribution to the understanding of the dynamic structuring of complex deposits build-up during dead-end filtration of complex biofluids. Several tools were used to perform in-situ characterization of cake layer structural properties at local scale and to link them to global filtration performances. The electrokinetics properties of the deposit were also investigated. An optical and an acoustic method were used to measure local cake thickness and growth kinetics. The thicknesses given by the two methods were first compared. It was shown that for compact deposits the two different methods lead to the same thickness of the deposit. For more porous deposits, these two methods allow to obtain complementary data at two different depths of the deposits. The influence of operating conditions on cake layer structuring during filtration of modelled particles was evaluated. Using the optical method it was shown that, whatever the operating conditions, the cake structure is not constant in time. Furthermore, a spatial variability of the cake layer thickness might exist especially in the case of weak particle-particle repulsion. Finally, it has been investigated whether the different methods could be applied or not to the case of biofluid filtration. The structural properties of the complex deposits built up during diluted activated sludge filtration were investigated. Cake compressibility was observed at global scale by a monitoring of process performances and was also observed at local scale: cake thickness decreases as TMP increases. Furthermore, at local scale, a spatial variability of deposit structure was found. Particle addition into the biofluid was assessed in order to mitigate compressibility effects
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Brunet, Edouard. "Etudes de systèmes microfluidiques : agrégation de particules, électrocinétique linéaire, analyse de protéines." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007776.
Full textAbstract:
Après deux chapitres introductifs, ce manuscrit est divisé en trois parties independantes. (I) Nous étudions l'influence du cisaillement sur l'agrégation de particules paramagnétiques soumises à un champ magnétique parallèle à l'écoulement. Nous montrons que les chaines formées croissent linéairement suivant un modèle utilisant l'équation de Smoluchovsky. (II) Une étude théorique est menée afin d'étendre aux situations expérimentales rencontrées en microfluidique les relations décrivant les phénomènes électrocinétiques. Les symétries entre courant d'écoulement et électroosmose sont démontrées. L'approximation de couche de Debye fine est appliquée au courant d'écoulement puis utilisée pour décrire les structures des courants électriques et hydrodynamiques dans des géométries modèles. (III) Un système d'analyse de protéines est présenté, permettant l'identification d'un mélange de protéines. Il comporte un étage de séparation électrophorétique suivi d'une digestion enzymatique.
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Benseghir, Abdelmadjid. "Transition électrostatique-électrocinétique : point de vue historique et analyse des difficultés des élèves." Paris 7, 1989. http://www.theses.fr/1989PA077011.
Full textAbstract:
Dans cette recherche, une analyse historique de la genèse des ;concepts d'electrocinetique permet d'éclairer les difficultes didactiques relatives a ce domaine. Cette analyse révèle un processus de réinvestissement de conceptions primaires de l'électricité statique dans les démarches d'appréhension du circuit électrique, et met en évidence un lien entre ce processus et les lenteurs d'élaboration des concepts d'electrocinetique
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Pomès, Véronique. "Étude du transport électrocinétique d'une espèce non réactive dans un milieu poreux modèle." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT105G.
Full textAbstract:
L'électroremédiation est un procédé électrocinétique de dépollution des sols qui consiste à imposer un champ électrique entre deux électrodes implantées dans le terrain, afin de provoquer la migration des espèces ioniques en solution. En effet, l'application d'un champ électrique aux bornes d'un milieu poreux, induit des phénomènes de transport (électrosmose, électromigration et électrophorèse) qui se superposent aux autres mécanismes de transport classiques (diffusion et convexion). Plusieurs études ont montré la faisabilité et l'efficacité de cette technique qui peut s'appliquer indifféremment in situ ou sur des terres excavées. Cependant elle reste encore méconnue et très peu utilisée de par sa complexité phénoménologique, conséquence des nombreux couplages entre les phénomènes de transport et les réactions physico-chimiques. Le travail de ce mémoire propose d'utiliser des outils propres au Génie des procédés pour l'étude du transport d'une espèce chimique dans un milieu poreux, sous l'action d'un champ électrique, comme la caractérisation des écoulements par la fonction de distribution de temps de séjour, l'utilisation de traceurs ou l'emploi de critères adimensionnels. Nous avons cherché à établir la présence de phénomènes prépondérants au transport du sodium dans la kaolinite par la définition de temps caractéristiques de transport. Pour cela, un dispositif expérimental de laboratoire, permettant de maîtriser au mieux les conditions relatives à la structure du milieu poreux (porosité, perméabilité,. . ) a été mis au point et caractérisé. L'étude expérimentale menée a permis de vérifier l'expression des temps caractéristiques de transport définis à partir de l'analyse dimensionnelle des équations de transport et de mettre en évidence la prépondérance de l'électromigration et l'électroosmose sur les autres mécanismes. De plus, un modèle utilisant une série de mélangeurs parfaits pour décrire le transport du sodium dans la kaolinite est proposé.
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Fourcade, Marie-Christine. "Approche expérimentale et modélisation du transport d'ions en décontamination électrocinétique à pH controlé." Pau, 1996. http://www.theses.fr/1996PAUU3005.
Full textAbstract:
La technique électrocinétique de décontamination des sols a l'intérêt de pouvoir être utilisée in situ et d'aboutir à une décontaminations complète. Cette technique récente se base sur le transport d'ions polluants sous l'effet d'un champ électrique. Son développement nécessitait l'étude du transport des ions soumis aux différents gradients (électriques, chimiques, hydrauliques) susceptibles d'intervenir. Dans ce sens ce travail répertorie et décrit les phénomènes physico-chimiques mis en jeu, il évalue leur importance relative sur le transport selon les conditions expérimentales et analyse les interactions des différents phénomènes. Il s'attache ensuite à rechercher les hypothèses simplificatrices permettant de représenter le transport dans un modèle mathématique simple, facile à valider expérimentalement. Les conditions expérimentales sont telles que les phénomènes liés au gradient de concentration et au gradient hydraulique deviennent négligeables. Un protocole de contrôle du Ph est appliqué au transport d'ions nitrate dans la kaolinite et son efficacité validée dans des expériences de décontaminations de kaolinite artificiellement polluée en strontium. Un modèle simple permet à partir de paramètres facilement mesurables (Ph, potentiel électrique, mobilité ionique effective), d'estimer la vitesse de transport des ions, le taux de décontaminations du sol en fonction du temps et l'énergie électrique consommée dans les conditions de l'expérience ; il est valide dans le cadre du protocole ci-dessus mais peut être extrapolé à des conditions expérimentales plus larges.
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Tian, Yue. "Traitement électrocinétique des sédiments de dragage multi-contaminés et évolution de leur toxicité." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMLH24/document.
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Les travaux de cette thèse sont consacrés principalement à l'optimisation d'une méthode de remédiation électrocinétique (EK) comme une technologie appropriée pour le traitement de sédiments de dragage de faible perméabilité hydraulique et multi-contaminés (en éléments traces (ET), hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et polychlorobiphényles (PCB)). Cette étude porte également sur l’effet du traitement EK sur l’évolution de la toxicité des sédiments. Après une revue bibliographique, une seconde partie a été dédiée aux méthodes d’analyse des contaminants, avec un focus sur leur extraction de la matrice sédimentaire ; ainsi, une nouvelle méthode d’extraction par dispersion de la matrice solide (MSPD) a été développée, pour une extraction rapide et simultanée des HAP et de PCB et une purification de l’échantillon, qui s’est avérée plus efficace que la méthode d’extraction assistée par micro-ondes (MAE). Plusieurs études expérimentales (à différentes échelles) de remédiation électrocinétique ont été décrites dans une troisième partie ; ces études ont été menées sur un sédiment reconstitué ou des sédiments de dragage portuaire. De nombreuses combinaisons de tensioactifs et d’agents chélatants ont été testées comme agents d’amélioration pour abaisser simultanément la concentration en métaux (Cd, Cr, Cu, Pb, Zn) et des HAP/PCB. Le choix a été effectué en raison notamment de leur faible toxicité potentielle, en vue de pouvoir les appliquer ultérieurement pour une restauration sur site : (bio)surfactants (Rhamnolipides, Saponine et Tween 20) combinés avec des agents chélatants (acide citrique (CA) et EDDS). Les résultats obtenus montrent que les métaux (à l'exception de Cr) sont difficiles à extraire de ces sédiments de dragage portuaire à caractère réducteur, qui présentent une capacité tampon élevée, une perméabilité hydraulique très faible et une teneur en matière organique élevée. En revanche, les HAP et les PCB fournissent de meilleurs taux d'abattement (29,2% et 50,2%, respectivement). Dans une quatrième partie, l'efficacité du procédé EK a également été évaluée à travers l’évolution de la toxicité aiguë des sédiments traités sur les copépodes E. affinis exposés aux élutriats de sédiments. Les résultats ont montré que l'utilisation de CA,des biosurfactants et du Tween 20 n'a pas eu d'impact significatif sur la toxicité des sédiments traités. Cependant, les copépodes E. affinis étaient sensibles aux faibles valeurs de pH et aux conditions très oxydantes, ainsi qu’à la présence de Cu et, dans une moindre mesure, de Pb, à condition toutefois qu’ils soient rendus plus mobiles et biodisponibles. En revanche, la toxicité a été peu et même négativement corrélée aux concentrations des HAP et des PCB après le traitement EK, probablement en raison de la production de métabolites oxydés des HAP et des PCB, plus toxiques que les composés natifs<br>This thesis research is mainly devoted to the optimization of an electrokinetic (EK) remediation process as a promising technology for treating multi-contaminated (trace metals, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and polychlorobiphenyles (PCBs)) dredged harbor sediments of low permeability. This study is also investigating the effect of the EK treatment on the evolution of sediment toxicity. After a bibliographic review, asecond part of this study was dedicated to the analytical methods carried out for the characterization of the sediment and its contaminants, particularly to their extraction from the sediment matrix; thus a new extraction method, through matrix solid phase dispersion (MSPD) was developed, for a fast and simultaneous extraction of both PAHs and PCBs, and a sample purification.MSPD appeared more efficient than the microwave assisted extraction (MAE) method. Thereafter many EK experiments (at different scales) were described in a third part. EK remediation tests were performed using a spiked model sediment or natural harbor dredged sediments. Many combinations of surfactants and chelators were tested as EK enhancing agents for decreasing simultaneously metal (Cd, Cr, Cu, Pb, Zn) and PAH/PCB levels. Their choice was done because of their possible low toxicity with a view to use them for future site restoration: (bio)surfactants (rhamnolipids, saponin and Tween 20) combined with chelators (citric acid (CA) and EDDS). The results showed that metals (except Cr) were difficult to remove from this kind of dredged sediment owing to its reductive character, to its high buffering capacity, to its very low hydraulic permeability and to its high organic matter content. However PAHs and PCBs showed better removal levels (29.2% and 50.2%, respectively). In a fourth part, the efficiency of the EK process was also assessed by measuring the evolution of the acute toxicity of the treated sediment on E. affinis copepods exposed to sediment elutriates. The results showed that using CA, biosurfactants or Tween 20 as enhancing agents did not significantly impact the toxicity of the treated sediment. However, E. affinis copepods were significantly sensitive to low pH values and oxidative conditions, to Cu, and to a lesser extent to Pb amounts, if they were transformed in more mobile and bioavailable forms. In contrast, acute toxicity was only slightly and even negatively correlated to PAH and PCB amounts after EK treatment, probably due to the production of oxidized metabolites of PAHs and PCBs, more toxic than the parent compounds
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Anres, Philippe. "Développement de nouvelles méthodologies de préconcentration électrocinétique in-situ en électrophorèse capillaire pour l'analyse de traces." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066345.
Full textAbstract:
L’électrophorèse capillaire, quoiqu’étant une technique analytique très puissante, souffre d’un manque en sensibilité avec les détecteurs spectrophotométriques. Pour palier ce problème il est possible d’utiliser des méthodes de préconcentration électrocinétiques in-situ. Les travaux menés au cours de cette thèse se sont attachés à développer de nouvelles méthodologies de préconcentration électrocinétique. Tout d’abord, il a été montré que le greffage des capillaires de silice avec du polyacrylamide linéaire permet en milieu acide complexe de réduire fortement l’écoulement électroosmotique ce qui favorise la mise en œuvre des techniques de préconcentration. Ensuite, le couplage de deux méthodes de préconcentration, l’amplification de champ électrique avec une injection électrocinétique et du sweeping a été examiné. En étudiant le mécanisme grâce à des plans d’expérience et de la simulation, l’influence des paramètres expérimentaux ainsi que leurs rôles ont été éclaircis et la procédure d’optimisation simplifiée. A la suite de ces résultats, une procédure d’analyse d’herbicides présents dans des eaux de distribution a été développée, permettant leur détection à un niveau proche de celui spécifié par l’Union Européenne sans étape préalable d’extraction. Ensuite, l’utilisation de liquides ioniques à longue chaîne pour améliorer la sensibilité d’une méthode appelée « Micelle to Solvent Stacking » a été étudiée et des améliorations d’un facteur 10 ont été obtenues par rapport aux gains obtenus avec des surfactants classiques (application à des herbicides et des anti-inflammatoires). Enfin, pour améliorer les gains en sensibilité avec de plus une spécificité élevée, une preuve de concept a été développée en utilisant un aptamère pour l’analyse sélective d’Ochratoxine A à l’état de trace dans le vin, ce qui ouvre de nouvelles perspectives pour l’utilisation de cet outil biologique en électrophorèse capillaire<br>Capillary electrophoresis is a powerful separation technique, but it suffers from a lack of sensitivity when optical detectors are used. In order to resolve this problem, in-situ electrokinetic preconcentration techniques are available. During these researches, some of these techniques had been investigated. First of all, it was shown the coating of silica capillary walls by linear polyacrylamide reduced efficiently the electroosmotic flow even in complex acidic media which improve the electrokinetic preconcentration yields. Secondly, the hyphenation of field amplification with electrokinetic injection and “sweeping” was examined. The mechanism of this technique was deeply studied thanks to chemometric approaches and simulation. The results allowed to clarify the influence of experimental parameters and to simplify the optimization procedure. Following these results, an analytical procedure for the analyses of herbicides in tap water was developed and detection near to the specified level of European Union was obtained without any extraction procedure. Thirdly, it was shown the utilization of ionic liquids in the so-called technique “Micelle to Solvent Stacking” provided sensibility enhancements of 10 by comparison with classical surfactants (application to herbicides and anti-inflammatory drugs). Finally, thanks to the use of a specific aptamer, a proof of concept was developed for the selective preconcentration of Ochratoxine A in wine. This last work open new perspectives for the utilization of these biological tools in capillary electrophoresis
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Palaprat, Stéphane. "Couplage géochimie / transport lors de la dépollution électrocinétique d'une terre polluée par des métaux lourds." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2002. http://www.theses.fr/2002INPL043N.
Full textAbstract:
L'électroremédiation consiste à imposer un courant électrique continu entre deux électrodes insérées dans le milieu afin d'en extraire les polluants en solution par électro-osmose et par électromigration s'il s'agit des espèces chargées. Les phénomènes crées lors de l'application du procédé entraînent des modification physico-chimiques dans le système. Celles-ci sont autant de facteurs affectant la spéciation, la solubilité e donc le transport des polluants. Il s'agit donc de phénomènes couplés dont la connaissance est essentielle pour la maîtrise du procédé. Le travail présenté dans ce mémoire s'est proposé de mettre en place une méthodologie globale visant, analyser l'aptitude d'une terre polluée à être traitée par électroremédiation. Il a été entièrement réalisé sur Uni terre réelle perméable contenant du plomb, du cuivre, du zinc et de l'arsenic. La méthodologie consiste à définir tout d'abord les mécanismes réactionnels caractérisant les processus de solubilisation et les réactions en phase aqueuse des espèces, en condition de lixiviation acide. Ils ont été déterminés en couplant l'expérimentation en colonne de laboratoire et la modélisation multicomposants des interactions lors de l'écoulement. Ensuite, des essais d'électroremédiation ont été réalisés afin d'étudie l'interdépendance réaction chimique / transport, aspect du procédé peu étudié dans la littérature. Le mécanisme réactionnel proposé permet de déterminer les concentrations et la distribution en composés dans le milieu, autorisant alors une analyse des mécanismes de transport prépondérants pour chaque espèce. Enfin, cette approche a permis d'asseoir les bases d'un modèle de tendances qui a pour objectif d'estimer l'évolution des concentrations en espèces extraites du milieu. Bien qu'il nécessite des améliorations et des validations ultérieures, il a montré des accords raisonnables avec les résultats expérimentaux pour les espèces majeures et pour certains polluants.
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Pusset, Raphaël. "Détermination des propriétés de charge d'espèces en solution : analyse et mise au point d'une technique électroacoustique." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066575.
Full textAbstract:
La stabilité d’une solution contenant des espèces chargées (ions/colloïdes) dépend de la taille et de la charge électrique des entités chimiques en suspension ainsi que des propriétés du solvant. En particulier, la charge électrique est à l’origine des forces d’interactions électrostatiques entre les espèces en solution. Cette grandeur détermine leur tendance à s’agglomérer, à sédimenter ou non au cours du temps, ce qui est essentiel à connaître dans de nombreux secteurs tels que la cosmétique, la pharmacie, etc. Ces propriétés de charge sont cependant difficilement accessibles. Elles peuvent être décrites par la charge structurale des objets, rarement mesurée, ou par la charge effective, souvent estimée par des mesures de mobilité électrophorétique ou de potentiel Zêta. La méthode usuelle pour déterminer la mobilité électrophorétique est l’électrophorèse mais cette technique présente plusieurs limitations en particulier dans le cas des suspensions opaques (absorption), des suspensions concentrées (diffusion multiples) et des suspensions à forte conductivité. La technique d’acoustophorèse, très peu répandue, permet de contourner la plupart de ces difficultés. Cette technique est la seule adaptée aux milieux concentrés et/ou opaques, aqueux ou non, dont la taille s’étend de l’ion à la particule micrométrique tels que nombre de systèmes réels et complexes d’intérêt industriel (lait, peinture, ciment, etc. ). Le principe de la mesure (phénomène prédit par Debye, J. Chem. Phys, 1, 13 (1933)) est l’analyse de la réponse électrique d’une suspension soumise à une onde de pression. L’objectif du travail était de concevoir et industrialiser un dispositif d'acoustophorèse avec trois contraintes dominantes : un petit volume d'échantillon, un accès au signal brut et aux outils de traitement de ce signal mais aussi de bien comprendre les possibilités de la technique. Le manuscrit présente dans un premier temps, les notions nécessaires pour décrire l'environnement d'un objet chargé en solution et les techniques électrocinétiques disponibles permettant d'accéder à la charge d'une espèce. Dans un second temps, l'analyse de la littérature et des appareils existants permet de comprendre l'état actuel de la technique du point de vue théorique et expérimental et d'identifier les verrous technologiques qui limitent ses capacités. Dans un troisième temps, nous présentons la conception et le développement du dispositif innovant auquel nous avons abouti. Pour finir, nous présenterons sa validation par des mesures sur des systèmes modèles en travaillant avec un volume de quelques millilitres. L’accès au signal permet de juger de la pertinence des résultats, qui apparaissent très satisfaisants pour de nombreux systèmes du nanomètre au micromètre<br>The stability of a solution containing charged species depends on the size and on the electric charge of the chemical entities suspended in the solution as well as on the properties of the solvent. In particular, the electric charge is at the origin of the electrostatic forces between the charged entities. This electric charge determines their tendancy to agregate and to sediment or not over time ; this information is essential in areas such as cosmetics or pharmaceuticals. However, determining these charge properties is difficult. They maybe quantified by the stuctural charge of the object, which is rarely measured or by the effective charge often estimated by means electrophoretic mobility or zeta potential. The usual method to determine the electrophoretic mobility is the electrophoresis but this technique cannot be used for opaque suspensions, concentrated suspensions and suspensions with high conductivity. The scarcely used acoustophoretic method allows us to bypass these difficulties. This technique is the only one adapted to concentrated or opaque environments as well as many solutions of indutrial interest, whatever the size of the charged species, from the ion to micrometric particles. The principle of measurement (predicted by Debye, J. Chem. Phys, 1, 13 (1933)) is the analysis of the electric response of the solution under a pressure wave. Our objectve was to design and industrialize an acoutophoresis prototype having the three following charateristics : a much smaller sampling volume than previous devices, direct access to the raw signal, specific tools for the treatment of the signal and a better understanding of the technical possibilities of the techique. Firstly, the report presents the notions necessary to describe the environment of charged objects in a solution and the electrokinetic techniques available to characterize such charged systems. Secondly the analysis of the literature and of actual devices allows us to understand the current state of the technique from both theoretical and experimental points of view. Thirdly we explain the conception and the development of our prototype as a finish product with the desired characteristics. Finally, we present measurements on several model systems, which validate the efficiency of our innovative prototype
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Anrès, Philippe. "Développement de nouvelles méthodologies de préconcentration électrocinétique in-situ en électrophorèse capillaire pour l'analyse de traces." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00744659.
Full textAbstract:
L'électrophorèse capillaire, quoiqu'étant une technique analytique très puissante, souffre d'un manque en sensibilité avec les détecteurs spectrophotométriques. Pour palier ce problème il est possible d'utiliser des méthodes de préconcentration électrocinétiques in-situ. Les travaux menés au cours de cette thèse se sont attachés à développer de nouvelles méthodologies de préconcentration électrocinétique. Tout d'abord, il a été montré que le greffage des capillaires de silice avec du polyacrylamide linéaire permet en milieu acide complexe de réduire fortement l'écoulement électroosmotique ce qui favorise la mise en œuvre des techniques de préconcentration. Ensuite, le couplage de deux méthodes de préconcentration, l'amplification de champ électrique avec une injection électrocinétique et du sweeping a été examiné. En étudiant le mécanisme grâce à des plans d'expérience et de la simulation, l'influence des paramètres expérimentaux ainsi que leurs rôles ont été éclaircis et la procédure d'optimisation simplifiée. A la suite de ces résultats, une procédure d'analyse d'herbicides présents dans des eaux de distribution a été développée, permettant leur détection à un niveau proche de celui spécifié par l'Union Européenne sans étape préalable d'extraction. Ensuite, l'utilisation de liquides ioniques à longue chaîne pour améliorer la sensibilité d'une méthode appelée " Micelle to Solvent Stacking " a été étudiée et des améliorations d'un facteur 10 ont été obtenues par rapport aux gains obtenus avec des surfactants classiques (application à des herbicides et des anti-inflammatoires). Enfin, pour améliorer les gains en sensibilité avec de plus une spécificité élevée, une preuve de concept a été développée en utilisant un aptamère pour l'analyse sélective d'Ochratoxine A à l'état de trace dans le vin, ce qui ouvre de nouvelles perspectives pour l'utilisation de cet outil biologique en électrophorèse capillaire.
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Beauregard, Charles. "Impact du changement d'échelle, des carbonates et du chrome sur la décontamination des sols par électrocinétique." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1996. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/mq21709.pdf.
Full text
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SUN, GUANG CHENG. "Modélisation des processus d'intéraction entre thermohydraulique et électrocinétique dans les milieux semi-transparents à haute température." Poitiers, 1993. http://www.theses.fr/1993POIT2259.
Full textAbstract:
Un modele numerique tridimensionnel qui permet de simuler le comportement thermohydraulique d'un bain de verre est developpe. L'accent est mis particulierement sur le transfert thermique couple, convection-rayonnement, dans un milieu semi-transparent et sur l'interaction entre les processus thermique et electrocinetique. La methode des volumes finis est utilisee pour resoudre le systeme d'equations differentielles et obtenir les champs de vitesse, de pression, de temperature, de potentiel et puissance electriques. L'equation de transfert radiatif est resolue par une methode dite multifux developpee dans cette etude. Le modele est valide grace aux mesures thermiques et dynamiques obtenues sur une maquette a echelle reduite chauffee par des courants alternatifs triphases. La performance et les limites du modele sont demontrees par les etudes effectuees sur un four electrique fonctionnant dans des conditions proches de celles d'un four industriel
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Frizon, Fabien. "Décontamination électrocinétique des milieux poreux. Etude expérimentale et modélisation appliquées au césium dans les matériaux cimentaires." Toulouse, INSA, 2003. http://www.theses.fr/2003ISAT0027.
Full textAbstract:
L'objectif des travaux réalisés est d'étudier la faisabilité d'une décontamination électrocinétique de matériaux cimentaires utilisés dans le secteur nucléaire, et d'améliorer la compréhension des mécanismes conduisant à l'assainissement du matériau. Tout d'abord, une étude bibliographique a permis de restreindre le cadre de recherche au mortier normalisé et au césium, choix dont la pertinence pour des études de décontamination a été montrée par l'évaluation des interactions contaminant/matériau. L'efficacité de cette méthode de décontamination, dont l'électromigration est le phénomène principal, a ensuite été prouvée expérimentalement dans des conditions de laboratoire. L'approche comportementale de ce phénomène de transport a été réalisée par une modélisation numérique dont l'adéquation qualitative avec l'expérience a été discutée. Enfin, quelques perspectives de développement et d'application du procédé électrocinétique ont été définies<br>The aim of this work is to study the nuclear decontamination of cementitous materials by an electrokinetic method. Special attention is given to the understanding of the mechanisms leading to the removal of radioelements from the material. First, a bibliographic research allowed us to reduce the study to a normalized mortar and to cesium ions. This choice was confirmed by the experimental study of interactions between the contaminant and the material. Next, the efficiency of the electrokinetic decontamination was experimentally shown in laboratory conditions and electromigration was identified as the main transport phenomenon. Then, a numerical model was implemented in order to describe the ionic transport by electromigration. The results obtained were compared to experiments. Finally, some applications and developments of the electrokinetic process were proposed
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Le, Hécho Isabelle. "Décontamination de sols de sites industriels pollués en métaux et arsenic par extraction chimique ou électrocinétique." Pau, 1995. http://www.theses.fr/1995PAUU3010.
Full text
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Villa, Stefano. "Behaviour of a Colloid close to an Air-Water Interface : Interactions and Dynamics." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTS074/document.
Full textAbstract:
Malgré un rôle important en physique, biologie et dans les processus industriels tels l’agroalimentaire et la dépollution de l’eau, la dynamique d'une particule colloïdale à proximité d'une interface fluide et ses interactions avec l’interface sont des phénomènes physiques encore débattus.Dans cette thèse, nous explorons la dynamique et l'interaction de particules colloïdales individuelles à proximité d'une interface air-eau à l’équilibre thermique.Afin de mener cette étude sans perturber le système expérimental, nous avons conçu et construit un microscope interférentiel à double onde adapté à l'interface air-eau. Contrairement à d'autres techniques expérimentales, notre configuration permet la mesure précise de la distance absolue entre particule l'interface sans nécessiter d’étalonnage ou d’hypothèse sur l'emplacement de l'interface. Nous avons ainsi pu obtenir des trajectoires hautement résolues de particules en 3D proches de l'interface, permettant la mesure précise des diffusions proche de l’interface et des interactions particules-interface.Le système montre deux profils d’énergie potentielle différents. Deux distances d’équilibre particule-interface sont ainsi observées. La plus grande peut être expliquée par la compétition des interactions de Van der Waals et électrostatiques avec la pesanteur. La distance d’équilibre plus courte ne peut s’expliquer que par la présence d’une interaction attractive supplémentaire. Les origines possibles de cette interaction sont discutées.En utilisant une nouvelle méthode d'analyse des déplacements quadratiques moyens des particules dans un potentiel générique, nous avons pu accéder aux coefficients de friction visqueuse des particules en fonction de la distance à l'interface. De manière singulière, l’interface air-eau se comporte comme une paroi liquide pour le mouvement des particules parallèlement à l’interface et comme une paroi solide pour le mouvement des particules perpendiculaire à l’interface. Ce résultat expérimental peut être partiellement rationalisé en considérant des modèles récents basés sur l’incompressibilité de surface. Cependant, certaines différences entre les expériences et les théories demeurent. Les coefficients de friction visqueuse sont plus importants que les prédictions hydrodynamiques et dépendent de la charge électrique des particules, ce qui suggère un possible rôle des phénomènes électrocinétiques.Enfin, le piégeage des particules à l'interface air-eau et leur angle de contact ont été mesurés tout en modifiant la force ionique de la solution aqueuse et en faisant varier l‘état de surface des colloïdes<br>Despite the relevance to environmental, biological and industrial processes, the motion of a colloidal particle close to a fluid interface and the way it interacts with the water surface are still largely elusive and intriguing physical phenomena.In this thesis, we explore the motion dynamics and the interaction of individual colloidal particles close to an air-water interface in thermal equilibrium.In order to investigate them without perturbing or altering the experimental system, we designed and built a dual-wave reflection interference microscope working with an air-water interface geometry. Contrary to other established experimental techniques, our set-up allows accurate measurements of the absolute particle-interface distance and thus does not require any calibration or assumption to know the location of the interface. Highly resolved 3D particle trajectories close to the interface were obtained, from which information on particle diffusion close to the interface and particle-interface interactions are obtained.The system shows two different potential energy landscapes resulting in two different equilibrium particle-interface distances. The larger one can be fairly explained by Van der Waals and electrostatic interactions combined with gravity. The shorter one highlights the existence of an unexpected additional attractive interaction. The possible origins of such an interaction are discussed.Using a method of analysis of the particle mean square displacements in a generic potential we developed, we were able to access to particle drag coefficients as a function of the distance from the interface. Peculiarly, the air-water interface acts as a slip boundary for the particle motion parallel to the interface and as a no-slip boundary for the particle motion perpendicular to the interface. This experimental result can be partially rationalized considering recent models based on surface incompressibility. However, some discrepancies between experiments and theories remain. Experimental drag coefficients are larger than the hydrodynamic predictions and depend on the particle electrical charge, pointing therefore to a possible role of electrokinetic phenomena.Finally, the particle trapping at the air-water interface and its contact angle were observed while tuning the ionic strength of the aqueous solution and varying the surface state of the colloids
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Clavel-Marinacce, Jacqueline. "Rôle et place de l'appareil de mesure dans l'apprentissage à propos d'un ensemble de concepts en électrocinétique." Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10310.
Full textAbstract:
Nous avons analyse le role et la place d'un instrument de mesure au cours d'un apprentissage. Notre choix s'est porte sur l'oscilloscope. En effet cet instrument nous parait pouvoir mettre en relation plusieurs aspects du champ experimental et de la theorie, et donc jouer un role essentiel dans la construction des connaissances en electrocinetique, plus precisement dans l'apprentissage des notions de tension et d'intensite et de leurs relations. Nous avons opere en trois temps. Dans un premier temps, essentiel pour nous, nous avons bati pour un binome une situation experimentale ou le seul instrument de mesure est l'oscilloscope. Notre question essentielle est celle-ci : est-ce que l'appareil de mesure joue bien un role essentiel d'intermediaire entre l'apprenant et les objets observes, permettant des allers et venues variees entre trois poles, le champ experimental, l'appareil de mesure que nous avons appelle medium, point milieu, intermediaire, et les theories et modeles en cours d'edification de l'apprenant, et donc en quoi le role du medium est-il interessant pour la construction des connaissances en electrocinetique ? dans un deuxieme temps, nous avons elabore un questionnaire, tout d'abord afin de verifier la pertinence de notre questionnement ; d'autre part dans la mesure ou les reponses aux questions posees devaient etre justifiees, nous esperions, en analysant les reponses, enrichir le domaine des conceptions en electrocinetique. Enfin, signalons que dans un bref troisieme temps, pour confirmer certaines remarques faites dans nos analyses sur le role de l'appareil de mesure, mais aussi sur la collaboration entre pairs, nous avons propose le questionnaire a trois dyades.
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Kahlaoui, Nidhal. "Optimisation d'un système d'électrophorèse multicapillaire pour la séparation d'ADN." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112121.
Full textAbstract:
Nous avons amélioré des techniques liées à l'électrophorèse multicapillaire particulièrement pour le séquençage de l'ADN. Quatre améliorations ont été introduites dans un prototype de séquenceur développé dans notre laboratoire. La première partie concerne l'amélioration de la séparation des fragments par l'utilisation d'une matrice de séparation (T25) dite thermoassociatif. Cette matrice nous a offert un temps de séparation plus court que le POP6™. La deuxième amélioration concerne l'optimisation de l'injection des échantillons dans les capillaires : Un dispositif compliqué a été développé afin de réduire la quantité d'échantillon utilisé toute en gardant les mêmes performances de séparation. La troisième partie s'intéresse à l'optimisation de la détection de la lumière de fluorescence. Deux axes composent cette partie : le balayage de laser qui consistait a développer un programme de balayage plus efficace. La focalisation de la lumière dans les capillaires en utilisant des microlentilles (200 µm de diamètre) devant les capillaires<br>We improved four devices related to the multicapillary electrophoresis particularly for the DNA separation. These improvements were introduced into a prototype of a sequencer developed in our laboratory. The first improvement consists in the use of a separation matrix known as T25. This polymer gives a separation about 3 times faster when we use the T25 polymer rather than the commercial POP6™ polymer. The second improvement was the optimization of the samples injection in the capillaries. An original injection device was developed that made it possible to reduce the sample volume by a factor of 4 and to have a reproducible injection. The third part is interested in optimization of detection of the fluorescent light. Two axes make this part: the first is the step by step laser scanning instead of the continuous scanning that yields more light inside the capillaries and less in between. The second is the laser focalisation into the capillaries by using microlenses (200 µm OD)
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Lestriez, Bernard. "Contribution à l'étude de l'adhésion entre réseaux polyépoxy et thermoplastiques amorphes vitreux : interface versus interphase." Lyon, INSA, 2000. http://www.theses.fr/2000ISAL0007.
Full textAbstract:
L'augmentation de l'adhésion entre un polymère thermoplastique (TP) et un réseau polymère thermodurcissable TD comporte un intérêt pratique indéniable dans diverses applications industrielles. Dans cette étude, des interfaces planes entre des TP de haute Tg, le PPE ou le PEI, et des réseaux TD époxy-amine issues d'une jonction à différentes conversions sont étudiées. La mesure de 1' énergie de surface par mouillage ainsi que la microscopie à force atomique (AFM) ont permis de caractériser l'évolution des propriétés de surface des réseaux époxy-amine avec la conversion et selon leur stoechiométrie. La structure des interfaces a été observée par microscopie électronique à balayage, MEB, à transmission, MET, et par AFM. Des morphologies d'interfaces très variables peuvent être obtenues par polymérisation directe des systèmes réactifs époxy-amine sur un film TP. Si le diagramme de phase montre que le mélange correspondant est non miscible quelque soit la conversion, des interfaces de profondeur < 20 nm sont obtenues. Dans le cas opposé, l'existence d'une fenêtre de miscibilité permet la diffusion des comonomères dans la couche thermoplastique pour des conversions en fonction époxy faibles, Xe < 0,20 à la température de cuisson. Une interphase de profondeur 200 à 400 ~rn est générée pour ces systèmes. Une morphologie graduelle est observée comme conséquence du gradient de concentration lors de la séparation de phase. L'énergie de fracture (Ge) de ces interfaces est mesurée grâce au test de clivage, ADCB, après polymérisation, et les modes de rupture sont observés en fond de fissure par MET et sur les surfaces clivées par MEB. L'énergie de fracture varie avec les conditions de mise en oeuvre et est sensible à l'existence de chaînes connectrices PPE greffées à l'interface où à la morphologie de l'interphase. Cette étude détermine les critères permettant de façonner une interface TP / TD adaptée à 1' application visée<br>The adhesion between a thermoplastic and a thermoset is of a practical interest for polymer blends and gradient structures. In this study, planar interfaces between high-Tg thermoplastics PPE or PEI and aromatic epoxy-amine networks are prepared by joining at different conversions of the epoxy groups, Xe, followed by a complete curing. A special emphasis is done on the change of the epoxy polymer surface properties as a function of conversion and stoichiometry through surface energy measurement and atomic force microscopic (AFM) analysis. The structure of the interfacial regions was analyzed by means of scanning, SEM, transmission electron microscopy, TEM, and AFM. The morphologies of the interfaces resulting from casting a reactive epoxy mixture on a thermoplastic sheet are very different given the phase diagram of the thermoplastic - reactive thermoset system. If the phase diagram indicates that these ones are non-miscible whatever the epoxy conversion are, the interface is very thin ( < 20 nm). In the opposite, a gap-range of miscibility allows a diffusion of the comonomers in the thermoplastic layer for low epoxy conversion, Xe < 0,20, at the curing temperature. As a consequence, a 200 to 400 1-LID thick interphase is observed. A gradient morphology results from the gradient composition at phase separation. The fracture energy (Ge) of the interface is measured from the asymmetric double cantilever beam test, ADCB, on cured epoxy thermoplastic interfaces and failure mechanisms are examined using TEM deformed microtomed interfaces and SEM separated surfaces. Gc is found very dependent on the processing conditions and can be related to the presence or not of grafted PPE chains at interface or to the particular morphology of the interphase. Such a study can be used to design the interfaces between an epoxy network and a thermoplastic
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Brochier, Renaud. "Formation et structure électronique des interfaces manganèse sur la face (100) de l'arséniure d'indium et manganèse sur la face (100) hydrogenée du silicium." Cergy-Pontoise, 2002. http://www.theses.fr/2002CERGA001.
Full textAbstract:
Nous avons d'abord étudié la surface propre InAs(100)-4x2/c(8x2) par STM et par la photoémission. Les mesures par STM nous ont permis de mettre en évidence le rôle des défauts dans la reconstruction de la surface. Des chaînes unidimensionnelles d'atomes de l'indium ont été observées dans la direction [110]. La distance entre les atomes dans les chaînes est de 3,9 Å. La périodicité de 3. 9 Å a été confirmée par les mesures en photoémission angulaire. Nous avons ensuite étudié la formation de l'interface Mn/InAs(100)-4x2/c(8x2) par la photoémission de niveaux de cœur et de la bande de valence. Nous avons ainsi montré que pour des quantités faibles de Mn (inférieurs à 2 monocouches) déposées sur un substrat porté à 200ʿC, les atomes de manganèse diffusent à l'intérieur de la matrice de l'InAs et remplacent l'indium. Par cette technique du dépôt, un semi-conducteur magnétique peut être préparé dont le moment magnétique a été mesuré par XMCD. Notre dernière étude concerne la surface propre Si(100)-H et l'interface Mn/Si(100)-H. L'étude de l'interface Mn/Si(100)-H par photoémission a révélé un dépôt désordonné du Mn sur la couche de l'hydrogène, ainsi qu'une diffusion du manganèse entre l'H et le Si<br>In the first part we have studied InAs(100)-4x2/c(8x2) clean surface by STM and by photoemission. STM measurements reveal the role of defects in the reconstruction of the surface. One-dimensional indium chains have been observed in the [110] direction. Atomic distance in the chains is of 3. 9 Å. The periodicity corresponding to 3. 9 Å has been confirmed by angle resolved photoemission experiments. In the following, we have studied the formation of Mn/InAs(100)-4x2/c(8x2) interface by core-level and valence band photoemission. We have shown that for low Mn coverages (less than 2 monolayers) on the substrate heated to 200ʿC manganese atoms diffuse into the InAs substrate and replace indium atoms. By such a technique of deposition a diluted magnetic semiconductor can be prepared. We have measured its magnetic moment by XMCD. In the last part we have studied Si(100)-H clean surface and Mn/Si(100)-H interface formation. We observed a disordered deposition of Mn atoms on the hydrogen layer, as well as a diffusion of the manganese between the hydrogen layer and the substrate