On the nature of structural fluctuations in complex liquids

par Martina Požar

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Aurélien Perera et de Larisa Zoranić.

Le président du jury était Sanja Tomić.

Le jury était composé de Hélène Gérard, Leandra Vranješ-Markić, Drazen Zanchi.

Les rapporteurs étaient Jean-François Dufrêche, Jadran Vrabec.

  • Titre traduit

    Sur la nature des fluctuations structurelles dans les liquides complexes


  • Résumé

    L'analyse de différents types de structuration, présents dans des liquides simples et complexes et leurs mélanges, a été réalisée en utilisant la méthode de la dynamique moléculaire. Les mélanges complexes ont au moins un composant associatif, tel que l'eau, les alcools (mono-ols et diols) et les amines. La structuration supra-moléculaire dans ces mélanges est détectée, décrite, quantifiée et liée aux interactions atome-atome entre les molécules. Ces systèmes ont des fluctuations aux comportements intéressants, comme le montrent les intégrales de Kirkwood-Buff. Leurs fonctions de corrélation se comportent d'une manière complexe, en fonction du composant, de la concentration et de la température. Le pré-pic aux petites valeurs de k dans les facteurs de structure site-site est défini comme une signature de la ségrégation en domaines dans ces mélanges. Une attention particulière est mise sur la structuration à longue portée, ce qui est une nouveauté compte tenu de la majorité des travaux dans le domaine de la physique des liquides. Cette thèse contribue à une meilleure compréhension des structures micro-hétérogènes dans les liquides moléculaires et permet d'établir des liens avec les hétérogénéités structurelles dans la matière molle et de la bio-matière.


  • Résumé

    The analysis of different types of structuring, present in simple and complex liquids and their mixtures, was done using the method of molecular dynamics. Complex mixtures have at least one associative component, such as water, alcohols (mono-ols and diols) and amines. The supra-molecular structuring in these mixtures is detected, described, quantified and connected with the atom-atom interactions is the molecules. These systems have interesting fluctuation behaviors, as shown through Kirkwood-Buff integrals. Their correlation functions behave in a complex way, depending on the component, concentration and temperature. The pre-peak at small k values in the site-site structure factor is defined as a signature of molecular domains in these mixtures. A special focus is placed on long-range structuring, which is a novelty considering the majority of the work in the field of the physics of liquids. This thesis contributes to a better understanding of micro-heterogeneous structures in molecular liquids, and gives new links to structural heterogeneities in soft and bio-matter.


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