Interfaces entre liquides modèles non miscibles : étude parallèle par la dynamique moléculaire et par la méthode de la fonctionnelle de densité

A parallel study by molecular dynamics and density functional theory calculations of interfaces between immiscible liquids

• Auteur / Autrice : Nadia Elyeznasni
• Direction : Vassilis Pontikis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Surfaces Interfaces
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 12

Mots clés

Mots clés contrôlés

Équilibre liquide-vapeur

Théorie de la fonctionnelle de densité

Dynamique moléculaire

Chimie des surfaces

Résumé

L'interface entre liquides partiellement ou non miscibles intervient dans divers domaines de physicochimie (électrochimie, extraction liquide/liquide, biologie). En se référant au cas d'un liquide au voisinage d'une paroi solide, on peut s'attendre à ce que la concentration à travers l'interface entre liquides non miscibles présente une structure en couches. L'objectif de ce travail est d'examiner dans quelles conditions de température et de densité en phase homogène, une telle structure en couches est effectivement obtenue. Nous présentons l'étude du profil de densité par simulation numérique par dynamique moléculaire et du calcul issu de la théorie de fonctionnelle de densité (DFT). Les systèmes sont modélisés par le potentiel de Lennard-Jones et rendus non miscibles par un potentiel croisé répulsif. Les profils de densité présentent une structure oscillante dans un domaine limité de diagramme de phase du liquide homogène. A l'approche de la coexistence liquide/vapeur, on observe simultanément une déplétion entre les deux liquides et la disparition de toute structure dans les profils de densité. La comparaison avec le profil liquide/vapeur et l'analyse de l'adsorption nous conduisent à interpréter ce comportement en terme de démouillage. L'étude de rôle jouée par les ondes capillaires pour modifier les oscillations a été aussi évoquée en étudiant l'évolution des profils intrinsèques.

Due to its importance in many phenomena in chemistry and biology. We present a study of the structure in the interface between two immiscible liquids by density-functional theory and molecular-dynamics calculations. The liquids are modeled by Lennard-Jones potentials, which achieve immiscibility by supressing the attractive interaction between unlike particles. The density profiles of the liquids display oscillations only in a limited part of the simple liquid-phase diagram (density, temperature). When approaching the liquid-vapor coexistence, a significant depletion appears while the layering behavior of the density profile vanishes. By analogy with the liquid-vapor interface and the analysis of the adsorption this behavior is suggested to be strongly related to the drying transition. We present also a study of intrinsic profils by molecular dynamics to schow capillary waves effects to damp oscillatory structure in the interface between immiscible liquids.