Thèse soutenue

Fractionnement et caractérisation de nanoparticules par une méthode hydrodynamique : modélisation et application aux produits de consommation

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Auteur / Autrice : Valentin De carsalade du pont
Direction : Mauricio HoyosPaola Fisicaro
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 16/04/2021
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physique et mécanique des milieux hétérogènes (Paris ; 1997-....) - Physique et mécanique des milieux hétérogenes (UMR 7636) / PMMH
établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)
Jury : Président / Présidente : Gaëtane Lespes
Examinateurs / Examinatrices : Mauricio Hoyos, Paola Fisicaro, Catia Contado, Jean-Luc Aider, Thierry Caebergs
Rapporteurs / Rapporteuses : Catia Contado

Mots clés

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Résumé

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L’augmentation de l’utilisation des nanoparticules au fil des années rend nécessaire une meilleure compréhension de leurs propriétés, leur devenir dans l’environnement ainsi que leur impact sur la santé. A cette fin, de meilleures techniques de caractérisation nécessitent d’être développées. Parmi les différentes propriétés des nanoparticules, la taille est particulièrement importante car elle influence de nombreuses propriétés (comme, par exemple : la réactivité, la toxicité ou leur capacité de migration dans l’environnement). Parmi les nombreuses techniques de caractérisation en taille existantes, le fractionnement par couplage flux force asymétrique (AF4) est une technique qui permet de séparer les différentes populations de nanoparticules présentes dans l’échantillon en fonction de leur diamètre hydrodynamique avant de les envoyer à un détecteur en taille. Ce fractionnement permet de simplifier le travail du détecteur.Dans les années 1960, un modèle (appelé dans la thèse modèle classique) reliant le temps de rétention des nanoparticules au sein de l’AF4 à leur diamètre hydrodynamique a été développé. Cependant la validité du modèle repose sur des hypothèses de travail qui ne sont pas toujours respectées dans certaines conditions expérimentales.Ces travaux ont consisté, dans un premier temps, à étudier les mécanismes gouvernant la rétention au sein de l’AF4. Il a été montré que des interactions entre les nanoparticules et la paroi du canal biaisent les résultats prédits par le modèle classique. Un autre modèle (appelé dans la thèse modèle p-w) prenant en compte les interactions électrostatiques et de van der Waals a été étudié. Le modèle p-w s’est montré plus robuste que le modèle classique. Une validation de ce modèle a été conduite et un bilan d’incertitude a été développé en utilisant la méthode de Monte- Carlo. La traçabilité métrologique des résultats de mesure a également été démontrée.Ces travaux ont consisté, dans un premier temps, à étudier les mécanismes gouvernant la rétention au sein de l’AF4. Il a été montré que des interactions entre les nanoparticules et la paroi du canal biaisent les résultats prédits par le modèle classique. Un autre modèle (appelé au cours de la thèse modèle p-w) prenant en compte les interactions électrostatiques et de van der Waal a été étudié. Le modèle p-w s’est montré plus robuste que le modèle classique. Une validation de ce modèle a été conduite et un bilan d’incertitude a été développé en utilisant la méthode de Monte- Carlo. La traçabilité métrologique des résultats de mesure a été démontrée.