Modélisation et simulation de l'auto-assemblage de nanoparticules sous champ magnétique externe.
Auteur / Autrice : | Nathalie Saouli |
Direction : | Giancarlo Rizza, Hichem Dammak |
Type : | Projet de thèse |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Inscription en doctorat le 01/12/2021 |
Etablissement(s) : | Institut polytechnique de Paris |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire des Solides Irradiés |
Mots clés
Résumé
Les nanoparticules magnétiques ont trouvé de nombreuses applications en matière de diagnostics, de délivrance de médicaments, d'actionneurs et de capteurs, suscitant un intérêt significatif pour la compréhension de leur comportement sous l'influence de champs magnétiques externes. Dans le cadre de ce projet, nous avons développé un modèle numérique exhaustif en utilisant la méthode de la dynamique moléculaire pour étudier deux cas d'auto-assemblage de particules magnétiques sous l'influence de champs magnétiques externes. Notre premier système implique des nanoparticules de magnétite positionnées sur un réseau cubique structuré, interagissant selon l'approximation dipolaire magnétique sous des conditions aux limites libres. Un potentiel de Van der Waals est introduit pour encourager l'agrégation des particules. Nos résultats numériques sont validés par microscopie à rayons X in situ, permettant d'observer le comportement dynamique en phase liquide des agrégats de magnétite lors de l'application d'un champ magnétique. Nous montrons qu'un amas de nanoparticules se déforme et s'allonge dans la même direction que le champ appliqué. De plus, nous identifions des champs critiques auxquels le système subit des transitions magnétiques non linéaires, entraînant une réorganisation locale des particules. Ensuite, nous nous penchons sur l'étude d'un système magnéto-actif composé d'une matrice polymère de silicone incorporée de particules de fer, où nous examinons sa déformation sous l'influence d'un champ magnétique. Ici, la matrice est représentée par un réseau cubique de nuds, interagissant suivant un potentiel élastique, et partiellement occupés par des particules magnétiques. Les résultats numériques sont en accord qualitatif avec les expériences. Le système présente une expansion dans la même direction que le champ et une compression dans les deux autres directions.