Ce travail est une étude de l'adsorption/condensation de gaz simples (Ar, Kr, N2) dans le silicium mésoporeux (Si-p). Nous montrons par microscopie électronique<br />en transmission et analyse par faisceau d'ions que ce matériau présente des nanopores tubulaires, de section polygonale et dissymétrique (désordre morphologique) non connectés (pas de désordre topologique). Ces propriétés placent le Si-p entre les nanopores réguliers<br />MCM41 et les verres mésoporeux (Vycor). La taille moyenne et la longueur des pores du Si-p est contrôlée par les paramètres de la synthèse électrochimique. L'invasion du Si-p par une vapeur met en évidence le phénomµene de condensation capillaire ainsi que son<br />irréversibilité (hystérésis) dans la courbe isotherme d'adsorption. Les pressions de condensation expérimentales sont, pour la taille des pores du Si-p (10-40 nm), plus basses que celles prédites théoriquement pour des pores cylindriques. Nous avons réalisé des simulations Monte Carlo pour étudier à l'échelle moléculaire l'adsorption/condensation d'Ar à<br />77 K dans des pores de différentes géométries et formes. La présence d'une constriction (défaut morphologique étendu) modifie fondamentalement le mécanisme de remplissage du pore et abaisse fortement la pression de condensation. En préparant des substrats Si-p<br />avec des pores ouverts µa une ou aux deux extrémités, nous montrons que les cycles d'adsorption sont irréversibles dans chaque cas. Ce résultat est en contradiction avec la conjecture de Cohan prévoyant la réversibilité dans le cas des pores ouverts à une extrémité et que nous validons par simulation. De plus, la dissymétrie de la boucle d'hystérésis expérimentale n'est pas attendue pour un ensemble de mésopores non-connectés. Nos résultats obtenus pour différents gaz et tailles de pore semblent indiquer que cette dissymétrie n'est pas due à la présence d'éventuelles constrictions. Nous proposons alors qu'il puisse exister un couplage entre pores lors de la désorption.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00162504 |
| Date | 05 February 2003 |
| Creators | Coasne, Benoit |
| Publisher | Université Paris-Diderot - Paris VII |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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