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Phénomènes interfaciaux: Effets de taille et transitions de phase

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Dans cours

MSE-304: Surfaces and interfaces

This lecture introduces the fundamental concepts for describing, characterizing, and engineering surfaces and interfaces. Students will develop both theoretical and practical understanding of how interfacial phenomena influence surface properties and techn ...

Description

Cette séance de cours explore la signification des phénomènes interfaciaux en science des matériaux, en se concentrant sur la façon dont la taille finie affecte les transitions de phase. L'instructeur explique comment des matériaux de différentes tailles présentent des températures de transition modifiées, en utilisant des exemples tels que des nanoparticules de glace fondant à des températures plus basses. Le concept de nucléation et de croissance est exploré, en mettant l'accent sur la formation de noyaux pour initier des changements de phase. En outre, la séance de cours couvre Ostwald maturation, où les petits cristaux sont absorbés par les plus grands, conduisant à la convergence de la taille des cristaux. Tout au long de la classe, l'instructeur met en évidence le rôle de l'énergie de surface dans la détermination du potentiel chimique et de l'équilibre des phases, en montrant comment ces principes se manifestent dans diverses applications de la science des matériaux.

Enseignant·e·s (2)

Francesco Stellacci

Francesco Stellacci graduated in Materials Engineering at the Politecnico di Milano in 1998 with a thesis on photochromic polymers with Prof. Giuseppe Zerbi and Mariacarla Gallazzi. In 1999 he moved to the Chemistry Department of the University of Arizona for as a post-doc in the group of Joe Perry in close collaboration with the group of Seth Marder. In 2002 he moved to the Department of Materials Science and Engineering at the Massachusetts Institute of Technology as an assistant professor. He was then promoted to associate without (2006) and with tenure (2009). In 2010 he moved to the Institute of Materials at EPFL as a full Professor. He holds the Alcan EP Chair. Francesco was one of the recipients of the Technology Review TR35 "35 Innovator under 35" award in 2005, and the Popular Science Magazine "Brilliant 10" award in 2007. He has been a Packard Fellow starting 2005.

Nako Nakatsuka

Mission At the Laboratory of Chemical Nanotechnology (CHEMINA), our mission is to develop translational chemical biosensing technologies that advance human health. Working at the intersection of chemistry, engineering, and neuroscience, we seek to probe the dynamic chemical landscape of biological systems across in vitro systems, in vivo models, and human clinical samples. We develop novel biorecognition elements and innovate biosensing platforms to enable monitoring of small molecules in complex biofluids,

Source officielle

Concepts associés (16)

Science des surfaces

La science des surfaces est une section de la science des matériaux consacrée à l'étude des phénomènes physiques et chimiques qui se produisent à l' entre deux phases ou entre une phase et le vide. Les propriétés de la matière en surface sont en effet distinctes de celles du cœur des matériaux (bulk). Par exemple, la coordinence des atomes en surface est inférieure à celle des atomes du reste du matériau ce qui induit une réactivité particulière de ces derniers.

Densité surfacique d'énergie

La densité surfacique d'énergie ou énergie surfacique, voire densité énergétique (quand le contexte surfacique est clair), est la quantité d’énergie par une unité de surface. Dans le Système international elle se mesure en J/m (joules par mètre carré). Dans un contexte industriel on l'exprime souvent en kWh/m (kilowatts-heures par mètre carré). Cette grandeur physique est principalement utilisée dans l'étude physique des interfaces entre liquides non miscibles, ou entre liquide et gaz, où elle caractérise l'énergie nécessaire à former une interface d'une certaine surface.

Transition de phase

vignette|droite|Noms exclusifs des transitions de phase en thermodynamique. En physique, une transition de phase est la transformation physique d'un système d'une phase vers une autre, induite par la variation d'un paramètre de contrôle externe (température, champ magnétique...). Une telle transition se produit lorsque ce paramètre externe atteint une valeur seuil (ou valeur « critique »). La transformation traduit généralement un changement des propriétés de symétrie du système.

Tension superficielle

vignette|et aux gerridés de se déplacer à la surface d'une mare. La tension superficielle est un phénomène physico-chimique lié aux interactions moléculaires d'un fluide. Elle résulte de l'augmentation de l'énergie à l'interface entre deux fluides. Le système tend vers un équilibre qui correspond à la configuration de plus basse énergie, il modifie donc sa géométrie pour diminuer l'aire de cette interface. La force qui maintient le système dans cette configuration est la tension superficielle.

Phase (thermodynamique)

thumb|right|Un système composé d'eau et d'huile, à l'équilibre, est composé de deux phases distinctes (biphasique). En thermodynamique, on utilise la notion de phase pour distinguer les différents états possibles d'un système. Selon le contexte et les auteurs, le mot est utilisé pour désigner plusieurs choses, parfois de natures différentes, mais étroitement liées. Si un système thermodynamique est entièrement homogène, physiquement et chimiquement, on dit qu'il constitue une seule phase.

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Plonge dans l'impact de la taille sur les liquides dans les nanocanaux, couvrant les interactions interfaciales, les transitions de phase et l'électrophorèse.

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Couvre la synthèse des poudres, les précipitations, le bilan massique, l'équilibre et la nucléation.

Nucléation et croissance : phénomènes interfaciaux

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