physicochimie pour l’environnement
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Modélisation et dynamiqueMulti-échelles
P. Turq, M. Jardat
Colloïdes InorganiquesV Cabuil, C. Menager
Sciences analytiques,Bioanalytiques, diagnostic
et miniaturisationV. Pichon , P. Gareil
Colloïdes et Matériaux divisés
J. Bibette
Electrochimie et liquides ioniques
H. Groult, D. Devilliers
Physicochimie aux échelles colloïdalesApproche multiéchelle en temps et espace
Développement d’outils de chimie analytique fins
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PhysicoChimie et développement durable
EnvironnementEnergie Santé- Liquides Ioniques:
CaloporteursProduction Fmilieux de synthèse
- Super-capacités
- Accumulateurs au Li
- Pyrochimie
- Synthèse de colloïdes magnétiques
- Agents de contraste RMN
-Hyperthermie
-Vectorisation colloïdale
-Interface colloïdes/milieu biologique.
-Tissus osseux
- Engineering des colloïdespour le traitement des eaux
-Transport multiéchelleen confinement (H2O, ions,CO2,colloïdes)
- Géomatériaux poreuxmultiéchelles:argile, roches pétrolières,matériaux de la construction
Chimie analytique, Bioanalytique, diagnostic et miniaturisation
(I)
(II)
(III)(IV)
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I-1/ Chimie analytique, Bioanalytique, diagnostic et miniaturisation
PUMP
Detector
1 D separation
2 separations of the whole sample (2 D)- No loss of separation capacity in each dimension- 2 separation mechanisms (orthogonality, selectivity)- Use of chemometric tools to fully compare the obtained chromatograms
Comprehensive 2D
????
AlkanesMono Aromatics
PAH
Analysis of complex samples
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I-2/ Chimie analytique, Bioanalytique, diagnostic et miniaturisation
Separation by electro-chromatography on chip of PAHson organic monolith (AMPS-HA-
BDDA)
50 µm
Wech
Welec
5 cm x 50 µm x 20 µm
8-10 cm
detection
Pretreatment Separation
•In situ synthesis of imprinted polymer(monolith)•In situ synthesis of monolith of organosilanes (sol-gel) and covalent immobilization of biomolecules
Schlumberger
On-chip gaschromatography
Miniaturization for field analysis
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II-1/ Engineering des colloïdes pour le traitement des eaux
Ferrofluide (maghémite ou magnétite)
coating
CPC (TA +)
Adsolubilisation de polluants organiques
citrate
Adsorption de metaux
encapsulation
Matrice inorganique Matrice organique billes à base d’alginate ou chitosane
billes à base de silice
0,2 mm
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II-2/ Engineering des colloïdes pour le traitement des eaux
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Billes magnetiques à base de biopolymères organiques formulations testées
S
N
NN+
Matériau magnétique : NP maghémite ou
magnétite
Matrice Composéadsorbant Polluant
coating citrate (chargé -)
Alginate
Pb2+
Charbon actif Orange méthyl (OM)Bleu de méthylène (BM)
Cyanex 272* Co2+ et Ni2+
Non fonctionnalisé(chargé +)
Chitosane Orange méthyl
*Cyanex 272 : (acide di (2,4,4,-triméthylpentyl) phosphinique)
P
CH3
CH3
CH3
CH3CH3 CH3
CH3
CH3
O
OH
BM
NN SO3
N
-OM
II-3/ Engineering des colloïdes pour le traitement des eaux
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1
3
2
III-1/ Couplage transport-structure dans les géomatériauxPoreux (H2O, CO2, ions, colloïdes)
~ 1
nm
~ 100 nmArgile
Roches petrolières
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• « grands instruments » (partenariats externalisés)• expériences en interne (plate-forme électrocinétique)• collaborations
1ns1ps 1 s
Diffusion de neutrons
Diffusion de rayons X
Spectroscopie diélectrique large bande,
conductivité électrique
Mesures électrocinétiques
RMN à gradient de champ pulsé
Diffusion de traceurs
Cinétique d’extraction
liquide/liquide
Calorimétrie
Méthodes expérimentalesMéthodes expérimentales
Diffusion de lumière
expériences magnéto-optiques
III-2/ Couplage transport-structure dans les géomatériauxPoreux (H2O, CO2, ions, colloïdes)
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• Différents niveaux de description• Passage d’une échelle à l’autre (Modélisation à gros grains)
1ns1psnoyaux et électrons
atomes et molécules
échelle humaine1 s
Dynamique moléculaire ab
initio
Dynamique moléculaire
classique
Simulations Monte-Carlo
modèles àsolvant continu
Dynamique brownienne
Méthodes sur réseaux (Lattice-Boltzmann
electrokinetics)
Méthodes analytiques(Thermodynamique et
transport)
Méthodes de modélisationMéthodes de modélisation
Stochastic Rotational Dynamics
III-3/ Couplage transport-structure dans les géomatériauxPoreux (H2O, CO2, ions, colloïdes)
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X-ray Tomography(3D)
X ray microscopy (2D and 3D for thick sections,above several m )
Length
1A 1nm 10 nm 0.1m 1m 10 m 100 m 1 mm 1 cm
TEM (2D transmission or 3D thin sections <100 nm)
SEM (2D section) SEM-FIB (3D destructif)
(U) SANS, (U) SAXSDiffraction
P. LEVITZ CNRS-UPMC-PECSA-NOV 201112
IV-1/ Imagerie 3D par rayon X des géomatériaux multiéchelles
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13
3 D RECONSTRUCTION
PROJECTION IMAGE
PROJECTION IMAGE
13P. LEVITZ CNRS-UPMC-PECSA-NOV 201113
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P. LEVITZ CNRS-UPMC-PECSA-NOV 2011
Soleil, SWING line, Dec 2008
CEM I, LCPC, 1.5 year old
P. Levitz, L. Michot, I. Bihannic, S. Brisard, P. Guttmann (2009)American mineralogist 2011
8.6 m
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P.Levitz, L. Michot, P. Guttman (BESSY, May 2009, June 2010)
Organization of a clay cake (resolution=15 nm)
15P. LEVITZ CNRS-UPMC-PECSA-NOV 201115
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P. LEVITZ CNRS-UPMC-PECSA-NOV 201116
Merci de votre attention