Quelles sont les capacités des plasmas en phase liquide pour la synthèse de nouveaux nanomatériaux ?
Ahmad Hamdan
Département de physique
Université de Montréal
Résumé: Comme le plasma est parfois appelé quatrième état de la matière, alors nous imaginons naturellement l’ordre de passage entre ses différents états, c’est-à-dire solide, liquide, gaz et plasma (SLGP). Le passage d’un état vers un autre est assuré par un gain ou une perte d’énergie du système. Donc, il était tout à fait logique et naturelle de créer les premiers plasmas à partir des gaz. Ceci a été l’objectif d’une recherche pendant les dernières décennies. Cette recherche a conduit, sans doute, aux découvertes relativement importantes qui ont servi (et continuent à servir) l’humanité, en termes des applications technologiques innovantes, améliorant ainsi notre façon de vivre.
Depuis quelques années, la question que nous avons posée est : sera-t-il possible de créer un plasma à partir d’un état non-gazeux et sans respectant l’ordre SLGP ? La réponse est devenue possible seulement depuis quelques années, lorsque l’électrotechnique a pu offrir des générateurs électriques spécifiques, en particulier la haute-tension impulsionnelle (dizaines de kilovolts pendant quelques nanosecondes). Le passage solide-plasma a été démontré, mais son importance est moindre parce que la propagation d’un plasma crée des défauts permanents dans le solide. D’autre part, les molécules d’un milieu liquide sont en mouvement permanent et donc son comportement vis-à-vis le passage d’une décharge est différent.
Pendant ce séminaire, nous discutons la possibilité de générer un plasma à partir d’un milieu liquide, et nous présentant les activités récentes sur ses nouveaux plasmas. Après dévoilant la physique de claquage d’un milieu liquide diélectrique, nous verrons que des phénomènes de très grande importance se dérouleront dans le liquide et sur la surface de l’électrode. Les plasmas générés ont des propriétés très différentes que celles mises en évidence dans les plasmas traditionnels (c’est-à-dire, à partir d’un gaz). Nous confrontons donc un nouveau type d’interaction plasma-matière (liquide et solide) où les conditions physiques qui règnent sont mal connues. L’exploration de ses interactions a démontré, entre autres, une grande efficacité pour la synthèse efficace d’une large famille des nanomatériaux. Parce qu’ils sont synthétisés dans des conditions particulières, ces nanomatériaux présentent des caractéristiques particulières, et nouvelles phases cristallographiques ont été identifiées. Vu que nous avons un nombre illimité de choix sur le liquide et sur les électrodes, des nanomatériaux divers et variés pourront être synthétisés. L’identification et la compréhension des phénomènes physiques et chimiques d’un tel procédé est la clé pour pouvoir contrôler le mécanisme de synthèse ainsi que les propriétés (taille, géométrie, composition…) des nanomatériaux synthétisés.
Plus de lecture :
- Hamdan, A. et al., 2017. Synthesis of SiOC: H nanoparticles by electrical discharge in hexamethyldisilazane and water. Plasma Processes and Polymers, 14(12).
- Hamdan, A. et al., 2017. Multi-Strands synthesis of carbon-metal nanocomposites by discharges in heptane between two metallic electrodes. Plasma Chem Plasma Process 1-22.
- Hamdan, A. et al., 2014. Comparison of aluminium nanostructures created by discharges in various dielectric liquids. Plasma Chem Plasma Process 1-14.
- Hamdan, A. et al. 2014. Time-resolved imaging of nanosecond-pulsed micro-discharges in heptane, J. Phys. D: Appl. Phys. 47 055203 (8pp).
Cette conférence est présentée par le RQMP Versant Nord du Département de physique de l'Université de Montréal et de Génie physique de la Polytechnique.
