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Etude Structurale et Dynamique de Solutions de Sucre Confinées

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par Gérald LELONG
Université d'Orléans - Thèse 2007
  

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7.3. RESULTATS PRELIMINAIRES DE DYNAMIQUE

Les mesures de dynamique moléculaire du D-glucose confiné dans des MCM-41, par QENS, ont été réalisées au NCNR sur les spectromètres DCS85 et HFBS86. Les poudres, introduites dans des porte- échantillons cylindriques d'espace annulaire 0,4 mm, ont été scellées, puis placées dans un cryostat dans lequel la température est régulée à #177; 1 K.

Les trois échantillons MCM-A1, MCM-A2 et MCM-A3 ont été mesurés sur le DCS à 270 et 300 K avec une longueur d'onde incidente de 6 Å, correspondant à une gamme de Q comprise entre 0,25 et 1,93 Å-1, et pour une résolution de 57p,eV.

Ces mesures, que nous avons réalisées récemment, sont encore en cours de traitement, mais nous avons fait le choix de présenter ici quelques résultats préliminaires tirés des mesures réalisées sur l'échantillon MCM-A2.

Les fonctions de diffusion S(Q,E) de l'échantillon MCM-A2 à 270 et 300 K ont été ajustées à l'aide de la combinaison de fonctions théoriques suivantes : une fonction delta, deux fonctions Lorentziennes L(Wt, E) et une ligne de base. La largeur à mi-hauteur de la Lorentzienne étroite W1 tirées de ces ajustements sont tracées en fonction de Q2. (Figure 82)

0,15

0,05

0,1

0

270 K (MCM-A2)
300 K (MCM-A2)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

C-2 (+-2)

Figure 82 : Largeur à mi-hauteur de la Lorentzienne étroite W1 en fonction de Q2.

Ce qui ressort ici avant tout, c'est un rétrécissement de la largeur à mi-hauteur de la Lorentzienne étroite lorsque la température diminue, ce qui se traduit physiquement par un ralentissement général de la dynamique des espèces présentes en solution. Les coefficients de diffusion du D-glucose à 270 et 300 K ont été trouvés égaux à (0,6 #177; 0,3)×10-5 cm2s-1 et (0,46 #177; 0,99)×10-5 cm2s-1 respectivement. Si l'on compare ces valeurs à celles déterminées dans le cas des solutions à 280 K, Dsolutk'n = (0,31 #177; 0,06)×10-5 cm2s-1, ou dans le cas des gels à 300 K, Dgel = (0,6 #177; 0,1)× 10-5 cm2s-1, nous pouvons alors remarquer une diminution de la dynamique translationnelle d'au moins 20%. Ces valeurs déterminées pour l'échantillon le moins concentré (14,2%), sont les toutes premières présentes dans la littérature. Cette diminution marque ainsi une première étape intéressante puisqu'elle définit une limite minimale de taille de pore en dessous de laquelle un effet sur la dynamique est observé. Il faut tout de même garder en tête qu'il ne s'agit là que de résultats préliminaires, et que ces valeurs du coefficient de diffusion doivent être affinées.

7.4. CONCLUSION GENERALE DU CHAPITRE 7

Nous pouvons résumer ci-dessous les résultats principaux obtenus dans ce chapitre pour des solutions confinées de D-glucose et d' tréhalose :

Les scans en énergie ont mis en évidence trois transitions distinctes :

o vers 270 K: fusion du solide non-confiné,

o vers 230 K : fusion du solide confiné,

o vers 90 K: origine à déterminer.

L'aspect coopératif des transitions a pu être estimé et a mis en évidence un caractère plus vitreux des solides confinés dans les MCM-41.

L'étude préliminaire de dynamique moléculaire du D-glucose confiné dans ces mésoporeux a montré une chute de la diffusion translationnelle d'au moins 20%.

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