Étude des transitions de phases de fluides confinés dans le silicium poreux : mesures par calorimétrie différentielle et diffraction haute résolution des rayons X

Phase transitions of fluids confined in porous silicon : a differential calorimetry and high resolution x-ray diffraction study

• Auteur / Autrice : Cendrine Moskalenko
• Direction : Gérard Dolino
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Chimie

Chimie generale et physique

Transformation phase

Transition solide liquide

Transition liquide gaz

Confinement

Materiau poreux

Diffraction rx

Methode etude

Dsc

Silicium

Etude experimentale

Phase transformation

Liquid solid transition

Liquid gas transition

Confinement

Porous material

X ray diffraction

Investigation method

Dsc

Silicon

Nc

Experimental study

Résumé

La propriete originale du silicium poreux d'etre a la fois nanoporeux et monocristallin nous a permis d'obtenir des informations nouvelles en utilisant la diffraction des rayons x. Les resultats concernent l'etude structurale des couches de type p#+ formees sur un substrat oriente (111), la mesure du coefficient de dilatation thermique du silicium poreux et les deformations induites par la presence de cds dans les pores. La deuxieme motivation de cette these concernait l'etude plus fondamentale des changements de phases de fluides confines dans le silicium poreux. Du point de vue du fluide, la calorimetrie differentielle a ete utilisee pour mesurer les decalages en temperature des transitions de phases, lies aux effets de confinement. Un modele decrivant les mecanismes thermodynamiques de la transition confinee et tenant compte de la geometrie des pores, a permis de bien decrire les resultats experimentaux et de deduire la distribution de tailles des pores. Ce travail a pu etre applique a differents effets tels que la dissolution chimique ou l'homogeneite des couches. Du point de vue de la matrice poreuse, les deformations induites par les transitions liquide-vapeur et solide-liquide du fluide confine ont ete mesurees in situ par diffraction des rayons x. Dans le cas de l'adsorption, la valeur de la pression de vapeur correspondant a une amplitude de deformation maximale a ete mesuree et reliee a la taille des pores par l'equation de kelvin. En considerant les proprietes elastiques du silicium poreux, les contraintes capillaires induites par la presence de menisques dans les pores ont ete estimees lors de l'evaporation, et les resultats ont pu etre appliques au probleme du sechage de couches tres poreuses. D'autre part, la construction au cours de ma these d'un nouveau diffractometre a permis de mesurer in situ des deformations de la couche poreuse lors de la solidification du fluide organique au sein des pores, liees a l'existence de contraintes capillaires.