[OFFRE POURVUE] Stage de M2 : couplage entre nanocanaux pour l’Énergie Bleue

Couplage électro-hydrodynamique entre nano-canaux pour l’Énergie Bleue

Schéma de la puce nanofluidique modélisant la membrane nanoporeuse

Contact :
Dates du stage : semestre de printemps 2022
Durée : 4 à 5 mois

L’osmose est le phénomène responsable des transferts spontanés de liquides à travers des membranes séparant des volumes d’eau de concentrations différentes en sel. Dans certaines conditions, ces phénomènes permettent de générer des courants électriques entre un réservoir d’eau salée et un réservoir d’eau douce. Basée sur ce principe, la production d’énergie électrique là où l’eau douce des fleuves rencontre l’eau salée des océans est ce qu’on appelle l’Énergie Bleue. Cependant, on observe un écart très important, et toujours inexpliqué entre les résultats prometteurs sur les nanopores uniques, et les puissances maximums obtenues sur des membranes nanoporeuses.

En conséquence, avant de parvenir à récupérer cette énergie de manière efficace, il est nécessaire de finement comprendre les écoulements dans les nanopores des membranes. En particulier, les effets à l’entrée et à la sortie des nanopores mettent en jeu des couplages complexes entre concentration ionique, champs électrique, forces électrostatiques, pression et écoulements, décris par les équations d’advection-diffusion, de Navier-Stokes, de Boltzmann, et de Poisson.

L’objet du stage est d’utiliser des puces nanofluidiques modélisant les membranes nanoporeuses pour étudier expérimentalement ces phénomènes dans des conditions bien contrôlées. On s’intéressera en particulier à l’effet du traitement de surface (donc de la charge de surface) sur la diffusio-osmose, et sur cette base, à l’effet de la densité en nanocanaux. Cette seconde partie est le cœur du projet. Ce travail expérimental et éventuellement numérique, se focalisera sur les couplages entre nanopores voisins. Expérimentalement, la mesure au microscope confocal du champ de concentration d’un colorant ionique permettra de mesurer, quantifier et comprendre ces couplages.

Description du stage