Séminaire - Benoit Coasne : Adsorption et transport de fluides dans des matériaux nanoporeux

Épisode de Innovation technologique Liliane Bettencourt (2022-2023) - Lydéric Bocquet par Collège de France · 22 février 2023 · 52 min

Innovation technologique Liliane Bettencourt (2022-2023) - Lydéric Bocquet

Collège de France

Année 2022-2023

Séminaire - Benoit Coasne : Adsorption et transport de fluides dans des matériaux nanoporeux

De par leur porosité nanométrique et leur grande surface spécifique, les matériaux nanoporeux sont au cœur de recherches fondamentales visant à étudier le rôle du nanoconfinement et des forces de surface sur la thermodynamique et la dynamique des fluides. Par ailleurs, mettant à profit ces propriétés dans des procédés technologiques, cette classe de solides est également centrale pour des secteurs clés de l'industrie : adsorption (e.g. détection, chromatographie), énergie (stockage de l'hydrogène, piles à combustible, batteries), environnement (séparation de phase, traitement des eaux, stockage de déchets nucléaires), etc. Parmi les matériaux nanoporeux [~1–100 nm], les solides dont les pores sont inférieurs en taille au nanomètre (e.g. charbons actifs, zéolithes) sont particulièrement intéressants, car le confinement extrême au sein de leur porosité conduit à des phénomènes d'adsorption et de transport inédits.

Dans cet exposé, nous illustrerons comment les approches reposant sur la physique statistique – dont les outils de la simulation moléculaire – permettent de développer des modèles simples de l'adsorption et du transport dans ces matériaux ultraconfinants. En particulier, nous verrons comment un modèle thermodynamique simple permet de rationaliser le confinement en considérant une capillarité réminiscente à des échelles de longueur infiniment petites. Ensuite, nous montrerons comment le transport dans les milieux nanoporeux peut être décrit sans avoir à invoquer des concepts macroscopiques dont la validité à ces échelles reste discutable. En particulier, en utilisant des paramètres et coefficients obtenus à partir d'expériences simples, nous verrons comment le transport, dans des conditions de confinement aussi sévères, peut être décrit en utilisant des modèles tels que le mouvement brownien intermittent ou le modèle du rétrécissement de De Gennes.

Benoit Coasne

Benoît Coasne a obtenu son doctorat en physique sur la condensation capillaire dans les matériaux nanoporeux (Paris, 2003). Il a ensuite travaillé de 2003 à 2005 en tant que postdoc avec le Pr Keith Gubbins sur la solidification de systèmes nanoconfinés (Raleigh, NC, USA). Benoit Coasne a ensuite été recruté chercheur CNRS à Montpellier (2005) et promu directeur de recherche CNRS (2015). Pendant un séjour de trois ans, il a dirigé un groupe de recherche fondamentale sur la modélisation multi-échelles de l'adsorption et du transport dans le Laboratoire CNRS/MIT au MIT, à Boston (2012/15). Il est actuellement directeur de recherche CNRS affilié au Laboratoire de physique interdisciplinaire à Grenoble, en France. Benoit Coasne a été cofondateur et premier président de la Société française d'adsorption. Les recherches de Benoit Coasne consistent à étudier par les outils de mécanique statistique et de simulation moléculaire la thermodynamique et la dynamique des fluides et des solides confinés dans des milieux nanoporeux.

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À propos du podcast

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