Voies de nucléation classiques et non-classiques du sulfate de strontium : étude en milieux confinés et non-confinés
Auteur / Autrice : | Andrew Robert Lauer |
Direction : | Roland Hellmann, Alejandro Fernández Martínez, Alexander E. S. Van Driessche |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences de la Terre et de l’Environnement |
Date : | Soutenance le 19/03/2024 |
Etablissement(s) : | Université Grenoble Alpes |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble, Isère, France ; 1992-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut des sciences de la Terre (Grenoble) |
Jury : | Président / Présidente : Laurent Truche |
Examinateurs / Examinatrices : Tomasz Stawski | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Diane Rebiscoul, Stéphane Veesler |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Classiquement, la nucléation solide est considérée comme un processus stochastique dans lequel des groupes de monomères se rassemblent au hasard pour former un noyau solide sous l'effet de l'agitation ou du mouvement brownien au sein d'un fluide supercritique. Cependant, les observations modernes mettent en lumière d'autres voies par lesquelles les réactions de nucléation peuvent se produire, en particulier par le biais de mécanismes à plusieurs étapes avec des espèces intermédiaires à l'échelle nanométrique. Ici, nous explorons la nucléation du sulfate de strontium à partir d'une solution aqueuse dans le cadre de différentes théories de nucléation. Tout d'abord, nous proposons la présence d'un intermédiaire participant à la nucléation de la célestine, et l'apparition en fonction de la concentration de cette voie de nucléation non classique est discutée en termes de théorie de la nucléation à méso-échelle. Nous examinons également le sulfate de strontium hémihydraté, une phase transitoire relativement peu connue qui précède la célestine thermodynamiquement stable dans certaines conditions. Le Raman in situ et la XRD révèlent que cette phase est une phase minérale indépendante qui, lorsqu'elle est présente, se dissout avant la nucléation de la célestine stable. Les différences observées entre la voie de nucléation de cette phase hydratée et celle de la célestine révèlent un mécanisme possible de sélection des phases et des polymorphes au cours des réactions de nucléation. Enfin, l'influence du nanoconfinement sur les réactions de nucléation dans le système Sr-SO4-H2O est explorée, fournissant des preuves supplémentaires de l'existence d'un intermédiaire de nucléation et démontrant le potentiel de la contre-diffusion dans les milieux poreux comme méthode d'exploration de la nature fondamentale de la nucléation elle-même.