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Univ. Paris-Saclay
HDR : Caractérisation des effets de surface et de confinement. Réactivité des interfaces sous rayonnement ionisant
 
SIS2M/LRad
Vendredi 12/10/2012, 14:00
Amphi. Bloch, Bât. 774, Orme des Merisiers, CEA-Saclay

Dans l'industrie nucléaire civile, le stockage des déchets des centrales en formation géologique profonde exige de démontrer la durabilité des matériaux utilisés sur des périodes de plusieurs millénaires. Ces matériaux sont évidemment exposés aux rayonnements des radionucléides qui y sont confinés. Une modélisation soignée des phénomènes s’y déroulant sur des temps très longs nécessite donc, ce qui n’est pas le cas actuellement, de prendre en compte la chimie sous irradiation à l’interface entre ces matériaux et le milieu environnant, et d’avoir une connaissance approfondie des mécanismes réactionnels mis en jeu. Cela étant, la problématique de la réactivité aux interfaces s’étend, dans sa généralité, bien au-delà des questions d’entreposage, à la catalyse (et plus particulièrement à la photocatalyse), à l’électrochimie, et à la chimie de surface des nanoparticules notamment. La compréhension des mécanismes repose notamment sur une caractérisation fine des effets de surfaces, d’interfaces et de confinement, que ce soit en termes de structure ou de dynamique. Or, parmi toutes les techniques utilisées pour étudier les surfaces (diffraction des rayons X, microscopies à effet tunnel et à force atomique…), les spectroscopies vibrationnelles sont particulièrement intéressantes. En effet, les modes de vibration des surfaces constituent une empreinte digitale, distinctive non seulement de la composition des espèces chimiques adsorbées et des interfaces, mais aussi de leur structure. L'analyse des vibrations observées donne ainsi accès à la nature des terminaisons des constituants chimiques de l’interface et des adsorbats présents.

La chimie sous rayonnement aux interfaces est moins connue que les phénomènes d’irradiation dans des phases homogènes. Un panorama de travaux effectués dans ce domaine sera donc exposé. La spectroscopie infrarouge constitue la technique de choix de toutes ces études, que ce soit pour caractériser la structure de l’eau confinée, la dynamique de l’eau confinée ou à la surface d’oxydes ou pour sonder a posteriori la réactivité induite par les rayonnements ionisants sur des surfaces. Dans le domaine de la chimie sous rayonnement, cette technique spectroscopique a été jusqu’à présent relativement peu utilisée, contrairement à d’autres communautés scientifiques (photolyse…). Or, il s’agit d’une technique permettant d’étudier des systèmes en phase solide, liquide ou gazeuse, et qui est particulièrement efficace pour caractériser des intermédiaires réactionnels, déterminer des mécanismes réactionnels en utilisant les techniques résolues en temps, mais également identifier les produits finals créés. C’est pourquoi un nouveau montage expérimental permettant de déterminer in situ, par spectroscopie infrarouge, des mécanismes de réaction générés par les rayonnements ionisants est actuellement en cours de développement.

Contact : Sophie LE-CAER

 

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