Description du projet
Un outil puissant pour étudier le mouvement des fluides dans les structures nanométriques
Le transport de fluides et d’ions confinés dans des structures nanométriques présente des propriétés exotiques qui n’ont pas d’équivalent dans des structures de plus grandes dimensions. Les structures minuscules imposent des contraintes physiques au comportement des fluides et peuvent par exemple modifier la réactivité chimique des espèces à l’interface fluide-solide. En outre, elles peuvent considérablement modifier le transport nanofluidique. Le projet OptoNanoFlow, financé par l’UE, déploiera des techniques d’optique non linéaire pour étudier de manière approfondie les interactions fluide-solide à l’intérieur de nanotubes et de canaux 2D fabriqués à partir de nitrure de bore hexagonal et de graphite. L’étude fera la lumière sur la manière dont les propriétés électroniques des structures à l’échelle nanoscopique affectent le mouvement des fluides à l’échelle mésoscopique, ce qui fait le pont entre les physiques nanoscopique et macroscopique.
Objectif
Transport of fluids and ions confined at the nanoscale strongly deviates from the continuum description of hydrodynamics. These exotic nanofluidic properties take their roots in the combination, at the nanoscale, of physical phenomena such as charge effects, fluctuations or fluid slippage. Such effects can be harvested for applications such as desalination, blue-energy production, or ultrafiltration for healthcare. Recently, it has been discovered that beyond the chemical reactivity of interfaces, the electronic properties of the confining materials also strongly modify nanofluidic transport. The aim of this project is to understand the molecular nature of these couplings happening at the mesoscale, where the atomic scale of electronic properties meets the bulk scale of the continuum and classical physics of electrolytes. This requires to develop new experimental tools to go beyond the state-of-the-art techniques mainly based on current measurements. Indeed, despite their precision, they only quantify charge transport regardless of the species involved and cannot distinguish water/surface (slippage) from ion/surface interactions (surface charge). To disentangle these effects, we will use new fast nonlinear optical techniques to reveal the molecular nature of the couplings inside channels (nanotubes and 2D channels) made of hexagonal boron nitride (hBN) and graphite. These twin materials will allow us to probe the electronic nature of the couplings: indeed, they share the same crystallographic structure but differ by their electronic properties (insulator versus conductor). We will focus in particular on two objectives: (i) developing a label-free (pump-probe) method able to measure nanoflows in situ and using it to study the effects of ion density, walls’ electronic properties and channel geometry (1D, 2D) on water slippage, and (ii) using Sum Frequency Generation spectroscopy to identify the nature of the surface charge of graphene and hBN interfaces.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Mots‑clés
Programme(s)
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(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2019
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinateur
75794 Paris
France