Modélisation des processus de piégeage, par la glace d'eau et les clathrates hydrates, de petites molécules d'intérêt astrophysique
Auteur / Autrice : | Julien Joliat |
Direction : | Sylvain Picaud, Delphine Vardanega |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 20/12/2023 |
Etablissement(s) : | Bourgogne Franche-Comté |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Carnot-Pasteur |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut UTINAM (Univers, transport, interfaces, nanostructures, atmosphère et environnement, molécules) (Besançon) - Univers- Transport- Interfaces- Nanostructures- Atmosphère et environnement- Molécules (UMR 6213) / UTINAM |
Etablissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....) | |
Jury : | Président / Présidente : Jean-Pierre Bellat |
Examinateurs / Examinatrices : Alexis Bouquet, Anne Boutin, Jean-Marc Simon | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Gabriel J. R. Tobie, Benoît Coasne |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Dans ce travail de thèse, des simulations à l'échelle moléculaire ont permis de modéliser le piégeage, éventuellement sélectif, de molécules légères par des systèmes glacés (glace cristalline hexagonale et clathrates hydrates), à des températures et pressions typiques de certains corps du Système Solaire (tels qu'Encelade et Titan). L'objectif fondamental est de mieux comprendre comment, en favorisant le piégeage de certaines espèces par rapport à d'autres, la structure moléculaire de la glace peut influencer la composition de la phase fluide environnante. Des simulations Monte Carlo ont été effectuées dans l'ensemble grand canonique (GCMC). Ces simulations sont parfaitement adaptées au calcul des isothermes et des énergies d'adsorption, observables pouvant faire l'objet de comparaisons avec les résultats expérimentaux disponibles. En particulier, le piégeage de petites molécules d'alcool a été modélisé sur la glace hexagonale, ainsi que, pour la première fois, le piégeage d'un mélange n-butanol/acide acétique, en différentes proportions. La sélectivité du piégeage de mélanges N2 -- CH4 dans les clathrates hydrates de Titan a également été étudiée en détail. Ces résultats, en très bon accord avec les données expérimentales, ouvrent la voie à des travaux de modélisation de la sélectivité du piégeage d'autres fluides mixtes, par d'autres formes d'eau solide, telle que la glace amorphe.