Etude par symulations de dynamiques moléculaires des interactions entre la matière organique dissoute et la silice meso-poreuse.

Study of the interactions between dissolved organic matter and meso-porous silica using molecular dynamics simulations.

• Auteur / Autrice : Luis Acevedo fernandez
• Direction : Germain Vallverdu, Jimmy Castillo
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Inscription en doctorat le 20/09/2022
• Etablissement(s) : Pau en cotutelle avec Université Centrale du Vénézuela
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de Physico-chimie pour l'Environnement et les Matériaux

Mots clés

Mots clés libres

Nanoparticule

Dynamiques moléculaires

Adsorption

Nanoparticle

Molecular dynamics

Adsorption

Asphaltene

Trapped Compounds

Résumé

L'objectif de la thèse repose sur l'étude des phénomènes physico-chimiques aux interfaces qui régissent les processus d'adsorption de la matière organique (asphaltènes) à la surface de la matière inorganique (nanoparticules de silice mésoporeuse). Les méthodes de la chimie théorique seront utilisées pour développer des stratégies de calcul non seulement pour étudier ces processus d'adsorption mais aussi pour décrire le comportement d'un ensemble de molécules comme les processus d'agrégation, qui est un comportement courant des asphaltènes. Pour les systèmes asphaltène/silice, de nombreux facteurs entrent en jeu : la structure et la composition chimique des molécules d'asphaltène, leur taille, la présence ou l'absence d'hétéroatomes, le solvant et la matrice inorganique utilisée comme support. En outre, la présence de métaux dans les agrégats d'asphaltènes (composés métaloporphyrines) est pertinente pour l'analyse. En raison de la complexité de ces systèmes, les outils de simulation moléculaire peuvent jouer un rôle important dans la modélisation de leur comportement. Des méthodes basées sur la mécanique classique et la chimie quantique seront mises en œuvre afin de décrire avec la précision requise les interactions intermoléculaires entre les différents partenaires de ce type de système complexe est avancer dans la compréhension de son comportement.

The thesis aim lies on the study of physicochemical phenomena at the interfaces that govern the adsorption processes of organic matter (asphaltenes) on the surface of inorganic matter (mesoporous silica nanoparticles). Theoretical chemistry methods will be used to develop computational strategies not only to study these adsorption processes but also to describe the behavior of an ensemble of molecules such as aggregation processes, which is a common asphaltenes behavior. For the asphaltene/silica systems many factors come into play: the chemical composition and structure of the asphaltene molecules, their size, the presence or absence of heteroatoms, the solvent and the inorganic matrix used as a support. Besides, the presence of metals in the asphaltenes aggregates (metaloporphyrins compounds) is relevant for the analysis. Because of the complexity of these systems, molecular simulation tools play an important role for modeling their behavior. Both classical and quantum chemistry approaches will be used in order to describe at a relevant accuracy the intermolecular forces between the partners of such complex systems and improve our knowledge on their behavior.