Post-doctorat : Transports couplés dans les électrolytes nanoconfinés (H/F)

Missions :
En tant que fluides contenant des charges mobiles, les électrolytes liquides sont caractérisés par plusieurs modes de transport en volume : des gradients de pression, de potentiel ou de concentration génèrent des flux hydrodynamiques, électriques ou ioniques, par advection, conduction ou diffusion. A proximité d'une surface chargée, la formation d'une couche interfaciale non électroneutre (double couche électrique) induit le couplage des modes de transport (couplages électrocinétiques) : un gradient de potentiel provoque un flux électro-osmotique, ou un gradient de concentration provoque un courant diffusio-osmotique. Cette riche phénoménologie peut être exploitée dans une large gamme d'applications liées à l'énergie, allant de la récupération de l'énergie bleue au stockage de l'énergie dans les supercondensateurs, batteries et piles à combustible. Cependant, leurs performances pourraient être considérablement améliorées grâce à une meilleure compréhension fondamentale de la physique du transport dans les électrolytes nanoconfinés.
Les modèles théoriques existants, basés sur une description continue de la matière et un traitement de champ moyen des interactions électrostatiques, n'ont jamais été testés expérimentalement. En effet, la plupart des études se sont concentrées soit sur les propriétés d'équilibre (interactions électrostatiques), soit sur les propriétés de transport (électro-osmose, conductivité, etc.), ce qui a donné lieu à des interprétations incohérentes en termes de densités de charges portées par les surfaces [1].

L'approche expérimentale que nous mettons en œuvre s’appuie sur la solide expérience de l'équipe avec l'Appareil de Force de Surface dynamique [2]. Le principe consiste à confiner l'électrolyte à l'échelle nanométrique entre deux surfaces macroscopiques et conductrices, et à combiner mesures mécaniques (force d'interaction) et électriques (capacité). On assure ainsi (i) une géométrie modèle de confinement, et (ii) les mesures simultanées de la charge de surface d'équilibre et des couplages électrocinétiques.
Mis en place récemment, l’instrument a déjà permis d’obtenir des résultats préliminaires intéressants. L'objectif principal de ce projet post-doctoral sera d'exploiter les capacités de l’instrument, afin d’étudier les transports couplés dans les électrolytes confinés sous des conditions limites bien contrôlées.

[1] R. Hartkamp, A.-L. Biance, L. Fub, J.-F. Dufrêche, O. Bonhomme and L. Joly, Measuring surface charge: Why experimental characterization and molecular modeling should be coupled, Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 37, 101-114 (2018)
[2] L. Garcia, C. Barraud, C. Picard, J. Giraud, E. Charlaix, and B. Cross, A micro-nano-rheometer for the mechanics of soft matter at interfaces, Rev. Sci. Instrum. 87, 113906 (2016)

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