Nature of the bound states of molecular hydrogen in carbon nanohorns

The effects of confining molecular hydrogen within carbon nanohorns are studied via high-resolution quasielastic and inelastic neutron spectroscopies. Both sets of data are remarkably different from those obtained in bulk samples in the liquid and crystalline states. At temperatures where bulk hydrogen is liquid, the spectra of the confined sample show an elastic component indicating a significant proportion of immobile molecules as well as distinctly narrower quasielastic line widths and a strong distortion of the line shape of the para - ortho rotational transition. The results show that hydrogen interacts far more strongly with such carbonous structures than it does to carbon nanotubes, suggesting that nanohorns and related nanostructures may offer significantly better prospects as lightweight media for hydrogen storage applications.FFA gratefully acknowledges financial support from the UK Science and Technology Facilities Council.Peer reviewe

Tracking the effects of rigidity percolation down to the liquid state: relaxational dynamics of binary chalcogen melts

4 pags. ; 4 figs.The stochastic dynamics of binary liquids with formula AxB1-x, x=0–0.4 is investigated by neutron spin-echo spectroscopy. These compositions comprise samples of varying chemical connectivity, ranging from twofold-coordinated liquid Se to higher average coordinated As2S3. The parameters giving the temperature dependence of the relaxation patterns show a quasilinear dependence on the average coordination number. The results thus extend the validity of the rigidity concept into the normal liquid state and emphasize the role played by the fine details of atomic bonding on the dynamics at 10 ps–1 ns scales.Work supported in part by Grant No. MAT2007-65711-C-4-01, MEC, Spain.Peer reviewe

Collective excitations in liquid D2 confined within the mesoscopic pores of a MCM-41 molecular sieve

We present a comparative study of the excitations in bulk and liquid D2 confined within the pores of MCM-41. The material (Mobile Crystalline Material-41) is a silicate obtained by means of a template that yields a partially crystalline structure composed by arrays of nonintersecting hexagonal channels of controlled width having walls made of amorphous SiO2. Its porosity was characterized by means of adsorption isotherms and found to be composed by a regular array of pores having a narrow distribution of sizes with a most probable value of 2.45 nm. The assessment of the precise location of the sample within the pores is carried out by means of pressure isotherms. The study was conducted at two pressures which correspond to pore fillings above the capillary condensation regime. Within the range of wave vectors where collective excitations can be followed up (0.3<Q<3.0 $\AA$&#8722;1), we found confinement brings forward a large shortening of the excitation lifetimes that shifts the characteristic frequencies to higher energies. In addition, the coherent quasielastic scattering shows signatures of reduced diffusivity.Comment: 6 page

Drying colloidal systems: laboratory models for a wide range of applications

The drying of complex fluids provides a powerful insight into phenomena that take place on time and length scales not normally accessible. An important feature of complex fluids, colloidal dispersions and polymer solutions is their high sensitivity to weak external actions. Thus, the drying of complex fluids involves a large number of physical and chemical processes. The scope of this review is the capacity to tune such systems to reproduce and explore specific properties in a physics laboratory. A wide variety of systems are presented, ranging from functional coatings, food science, cosmetology, medical diagnostics and forensics to geophysics and art

Intégration de molécules fonctionnelles dans des auto-assemblages émulsionnés de monoglycérides (évolution structurale et rôle de l'interface)

Depuis les années 60, les auto-assemblages de monoglycérides font l objet de nombreusesrecherches. En effet, une fois émulsifiés, ces systèmes de taille nanométrique, sont constitués degouttelettes contenant une phase aqueuse, lipidique et une interface très importante, offrant ainsi lapossibilité de solubiliser tous types de molécules. Ces réservoirs potentiels à molécules sontcependant assez fragiles et nécessitent des recherches plus abouties afin de pouvoir les rendreutilisables dans les domaines de l alimentaire, de la pharmaceutique, de la cosmétique ou de lamédecine.Nous avons montré la possibilité de diversifier l émulsifiant utilisé pour stabiliser ces Isasomes,permettant de faire varier à volonté les tailles de gouttelettes ainsi que leur charge de surface. Lesucrose stéarate s est montré une très bonne alternative au F127 classiquement utilisé. Lesconditions de fabrication et de stockage sont déterminantes dans la compréhension des Isasomes etde l évolution de leurs structures internes. En effet, dans le cas des mélanges monolinoléine/limonène,ce dernier s est vu décrire une évaporation dans le temps qui modifie ainsi les structures internes. Cephénomène a été décrit pour la première fois.Une fois les influences des conditions opératoires définies, nous avons utilisé ces Isasomes commeréservoirs à molécules d intérêt. Nous avons alors décrit les différentes influences que ces moléculesont sur les structures internes, en fonction, de leur structure, de leur masse moléculaire et de leursolubilité. Enfin, nous avons utilisé les Isasomes comme vecteurs pour des moléculesmédicamenteuses. Leur utilisation a permis d améliorer la disponibilité et l efficacité de tellesmolécules.Monoglyceride self-assemblies are promising vectors for bioactives or drugs. Their constitutions allow to solubilize all type of molecules. They need deeper researches to improve their stability and their applications in food, pharmaceutic, cosmetic or medicine. We succeed to replace the commonly used emulsifier F127 with other surfactants usable in food industry. In this way we show the possibility to control their size, charge and stability. The process parameters are of primary interest to understand their formation and their stability during time. Indeed, we demonstrate for the first time an evaporation of limonene during time, changing the internal structures. Once these parameters defined, we used these 0self-assemblies for vectorisation. We observe the influence on structures, of the solubilization of bioactives and drugs. Finally, we observe the improvement of Paclitaxel cellular internalization, when included in Isasomes.ORLEANS-SCD-Bib. electronique (452349901) / SudocSudocFranceF

Etude des effets de confinement dans la silice mésoporeuse et dans certaines nanostructures carbonées

Le confinement de molécules ou de semi-conducteurs dans des matériaux hôtes permet de moduler leurs propriétés physico-chimiques. Ainsi nous avons tout d abord étudié le confinement dans la silice mésoporeuse du séléniure d argent, un semi-conducteur dont les propriétés de magnétorésistance sous certaines conditions sont d un intérêt capital dans le domaine des sondes magnétiques. Pour cela, nous avons d une part synthétisé le séléniure d argent par microémulsion, puis nous l avons inséré dans les pores de la silice mésoporeuse pour suivre l évolution de la température de transition de phase Tba en fonction de la taille des pores et observer une nette diminution de Tba lorsque la taille des pores augmente de 2 à 20 nm. Nous avons ensuite étudié l adsorption du dihydrogène par diffusion inélastique des neutrons dans différentes nanostructures carbonées telles que les nanotubes monoparois, les nanocornets et les peapods . Les résultats les plus prometteurs sont obtenus avec les nanocornets pour lesquels l adsorption de l hydrogène est beaucoup plus efficace que dans le cas des nanotubes monoparois et des peapods , ces résultats révélant un effet de structure très important.ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocSudocFranceF

Etude structurale et dynamique de solutions de sucre confinées

Bien que le rôle actif des sucres soit connu dans la stabilisation des membranes cellulaires lors de fortes déshydratations, il s avère que les processus à l origine de cette protection ne sont pas encore bien compris. Néanmoins, la très grande affinité de l eau pour le sucre, comme en témoigne la formation de très nombreuses liaisons hydrogène, est semble-t-il responsable en partie de cette propriété exceptionnelle. L étude expérimentale de la dynamique des molécules de sucre et d eau permettra ainsi de quantifier l importance de ces interactions. Dans ce travail, nous nous sommes principalement intéressés à des solutions de mono- et disaccharides glucose, fructose et tréhalose. La diffusion quasi-élastique des neutrons a permis de mesurer, à l échelle de la picoseconde, la dynamique de l eau et du sucre en solution et sous confinement dans des matériaux poreux présentant un mimétisme d échelle avec le vivant. Les deux matrices sélectionnées, c est-à-dire un gel de silice aqueux et des nanosphères de silice mésoporeuse de type MCM-41, qui présentent des diamètres de pores de 18 et 3 nm respectivement, ont été caractérisées grâce à un large panel de techniques expérimentales (SANS, MET, MEB, Raman, BET, DRX). L effet du confinement sur la dynamique et sur les transitions de phase solide-liquide a ainsi pu être exploré, ainsi que l effet protecteur des sucres grâce à une étude de déshydratation in-situ suivie par diffusion des neutrons aux petits angles.ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocSudocFranceF

Plasma spraying of lanthanum silicates electrolyte for intermediate temperature solid oxide fuel cell

Ce travail est consacré à l élaboration par projection plasma à la pression atmosphérique, et à la caractérisation, de couches d électrolyte en apatite de type La9Sr1Si6O26,5 pour les piles à combustibles à oxyde solide (SOFC) fonctionnant à température intermédiaire (700 C). Dans un premier temps, ce travail a porté sur le choix des conditions opératoires permettant l élaboration de dépôts denses d apatite, caractéristique essentielle d un électrolyte. Il est apparu que l utilisation de mélanges plasmagènes à enthalpie et conductivité thermique élevées ainsi qu un faible débit massique, soit favorable à l obtention des dépôts les plus denses. Les deux techniques de frittage essayées (le frittage conventionnel et le frittage par Spark Plasma Sintering ) ont conduit à la cristallisation et à la densification des dépôts, permettant ainsi d améliorer leurs propriétés électrochimiques. L augmentation de conductivité ionique est particulièrement notable pour les dépôts réalisés avec des conditions de projection très énergétiques et frittés de manière classique sous air. La conductivité ionique atteint 1,3.10-3 de -1.cm-1 à 700 C. Dans un second temps, les nickelates de type (La2, Nd2 et Pr2)NiO4+ ont été étudiés comme matériau de cathode. Leurs compatibilités avec l électrolyte en apatite ont été vérifiées et leurs températures de frittage ont été optimisées pour obtenir une microstructure suffisamment poreuse. Les meilleures performances électrochimiques sont ainsi obtenues pour les cathodes Pr2NiO4+ frittées à 1100 C dont l ASR (Area-Specific Resistivity) est de 0,2 .cm2 à 700 C.This study deals with the elaboration by atmospheric plasma spraying process and the characterization of La9Sr1Si6O26,5 lanthanum silicates electrolyte for SOFC cell working at intermediate temperature (700 C). In a first step, this work has been devoted to choose the plasma spraying conditions to elaborate dense apatite coatings, fundamental characteristic of an electrolyte. It has been observed that the use of plasma mixture with high enthalpy and thermal conductivity, as well as low gas flow rate, favours dense apatite coatings formation. However, to ensure a sufficient density of the coating while keeping their composition, it is necessary to add a sintering step. The two sintering techniques tested (conventional sintering and Spark Plasma Sintering) have leaded to the coatings crystallization and densification, thus permitted to improve their electrochemical properties. Particularly, a high ionic conductivity increase has been observed for sintered coatings elaborated with high power plasma spraying conditions. The ionic conductivity reaches 1.3.10-3 de -1.cm-1 at 700 C. In a second step, (La2, Nd2 et Pr2)NiO4+ type nickelates materials have been studied as cathode. Their compatibility with apatite electrolyte was demonstrated and their sintering temperature was optimized in order to obtain sufficiently porous microstructure. The best electrochemical results were reached with Pr2NiO4+ cathodes sintered at 1100 C presenting a 0.2 .cm2 ASR (Area-Specific Resistivity) at 700 C.ORLEANS-SCD-Bib. electronique (452349901) / SudocSudocFranceF