OR

I'm looking for in the

Etude des mécanismes qui gouvernent la rétention par fractionnement par couplage flux-force asymétrique (AF4)

Le 16 avril 2021, Valentin DE CARSALADE DU PONT a soutenu sa thèse de doctorat intitulée : "Fractionnement et caractérisation de nanoparticules par une méthode hydrodynamique : modélisation et application aux produits de consommation"

Les travaux de recherche réalisés dans le cadre de cette thèse ont été menés au sein du département biomédicale et chimie inorganique du LNE et l’école supérieure de physique et de chimie industrielle (ESPCI).  

Objectif de la thèse

L’objectif de cette thèse était de développer une méthode permettant de caractériser la taille des particules en utilisant la technique de fractionnement par couplage flux force asymétrique (AF4). En particulier, les travaux ont porté sur la compréhension du comportement des particules au sein du canal afin de développer un modèle mathématique permettant de déterminer le diamètre hydrodynamique des particules à partir de leur temps de rétention au sein du canal AF4.

Résumé de la thèse

L’augmentation de l’utilisation des nanoparticules au fil des années rend nécessaire une meilleure compréhension de leurs propriétés, leur devenir dans l’environnement ainsi que leur impact sur la santé. A cette fin, de meilleures techniques de caractérisation nécessitent d’être développées. Parmi les différentes propriétés des nanoparticules, la taille est particulièrement importante car elle influence de nombreuses propriétés (comme, par exemple : la réactivité, la toxicité ou leur capacité de migration dans l’environnement). Parmi les nombreuses techniques de caractérisation en taille existantes, le fractionnement par couplage flux force asymétrique (AF4) est une technique qui permet de séparer les différentes populations de nanoparticules présentes dans l’échantillon en fonction de leur diamètre hydrodynamique avant de les envoyer à un détecteur en taille. Ce fractionnement permet de simplifier le travail du détecteur.

Dans les années 1960, un modèle (appelé dans la thèse modèle classique) reliant le temps de rétention des nanoparticules au sein de l’AF4 à leur diamètre hydrodynamique a été développé.  Cependant la validité du modèle repose sur des hypothèses de travail qui ne sont pas toujours respectées dans certaines conditions expérimentales.

Ces travaux ont consisté, dans un premier temps, à étudier les mécanismes gouvernant la rétention au sein de l’AF4. Il a été montré que des interactions entre les nanoparticules et la paroi du canal biaisent les résultats prédits par le modèle classique.  Un autre modèle (appelé dans la thèse modèle p-w) prenant en compte les interactions électrostatiques et de van der Waals a été étudié.  Le modèle p-w s’est montré plus robuste que le modèle classique. Une validation de ce modèle a été conduite et un bilan d’incertitude a été développé en utilisant la méthode de Monte- Carlo. La traçabilité métrologique des résultats de mesure a également été démontrée.