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Auteur Nicolazzi, William |
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Faire une suggestion Affiner la rechercheModélisation des effets de surfaces sur les propriétés de commutation des nanomatériaux à transition de spin : vers une analyse quantitative des énergies de surface / Alaa Fahs
Titre : Modélisation des effets de surfaces sur les propriétés de commutation des nanomatériaux à transition de spin : vers une analyse quantitative des énergies de surface Type de document : texte imprimé Auteurs : Alaa Fahs, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Nicolazzi, William, Directeur de thèse Langues : Français (fre) Tags : EFFETS DE SURFACE PROPRIÉTÉS VIBRATIONNELLES MATÉRIAUX A TRANSITION DE SPIN ÉNERGIE DE SURFACE Résumé : "Les matériaux à transition de spin sont des matériaux commutables capables de transiter d'un état à un autre suite à une application d'un champ extérieur, comme la température, la pression, ou la lumière. Cette transition s'accompagne d'un changement volumique et électronique, rendant ces matériaux intéressants pour de futures applications sociétales (conception de muscles artificiels, actuateurs mécaniques, capteurs de gaz et de température ...). L'élaboration de ces matériaux peut être réalisée par évaporation thermique ou synthèse chimique, avec une gamme de taille allant du millimètre et pouvant atteindre le nanomètre. Cependant, la miniaturisation d'objets entraine une modification de la stabilité de phase, rendant délicat leur intégration dans des dispositifs. L'objectif de ma thèse est d'étudier théoriquement l'influence des effets de taille finie sur les propriétés de commutation, en particulier les effets de surface et d'interface, qui doivent jouer un rôle important sur la stabilité de phase à l'échelle nanométrique. Les effets de la réduction de la taille sur la dynamique du réseau des couches minces à transition de spin ont été étudiés par des simulations de la densité d'états vibrationnels par des méthodes de la dynamique moléculaire. Une reconsidération du champ de force utilisé pour le réseau cubique à motifs octaédrique nous a permis d'obtenir de bons ordres de grandeur de la vitesse du son dans les deux états de spin. En combinant avec la méthode de la matrice dynamique, il est montré que les modes de vibration de surface de très basses fréquences peuvent contribuer en particulier à l'augmentation de l'entropie vibrationnelle avec la réduction de la taille, en bon accord avec les observations expérimentales. Nous avons pu alors étendre l'étude à d'autres quantités d'une importance primordiale dans les propriétés mécaniques et le phénomène de la transition de spin, telles que l'énergie de surface et la contrainte d'interface. Des approches théoriques issues de la physique des solides sont employées dans les simulations numériques de ces grandeurs, donnant en conséquence des estimations préliminaires de ces quantités de surface et d'interface dans le cas des nanomatériaux à transition de spin. Finalement, les effets de surface, de l'isotropie et de l'anisotropie des contraintes d'interface sur la stabilité de phase sont discutés à l'aide d'un modèle nanothermodynamique." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 18/02/2022 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Physique de la matière En ligne : https://theses.hal.science/tel-03715115 Modélisation des effets de surfaces sur les propriétés de commutation des nanomatériaux à transition de spin : vers une analyse quantitative des énergies de surface [texte imprimé] / Alaa Fahs, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Nicolazzi, William, Directeur de thèse . - [s.d.].
Langues : Français (fre)
Tags : EFFETS DE SURFACE PROPRIÉTÉS VIBRATIONNELLES MATÉRIAUX A TRANSITION DE SPIN ÉNERGIE DE SURFACE Résumé : "Les matériaux à transition de spin sont des matériaux commutables capables de transiter d'un état à un autre suite à une application d'un champ extérieur, comme la température, la pression, ou la lumière. Cette transition s'accompagne d'un changement volumique et électronique, rendant ces matériaux intéressants pour de futures applications sociétales (conception de muscles artificiels, actuateurs mécaniques, capteurs de gaz et de température ...). L'élaboration de ces matériaux peut être réalisée par évaporation thermique ou synthèse chimique, avec une gamme de taille allant du millimètre et pouvant atteindre le nanomètre. Cependant, la miniaturisation d'objets entraine une modification de la stabilité de phase, rendant délicat leur intégration dans des dispositifs. L'objectif de ma thèse est d'étudier théoriquement l'influence des effets de taille finie sur les propriétés de commutation, en particulier les effets de surface et d'interface, qui doivent jouer un rôle important sur la stabilité de phase à l'échelle nanométrique. Les effets de la réduction de la taille sur la dynamique du réseau des couches minces à transition de spin ont été étudiés par des simulations de la densité d'états vibrationnels par des méthodes de la dynamique moléculaire. Une reconsidération du champ de force utilisé pour le réseau cubique à motifs octaédrique nous a permis d'obtenir de bons ordres de grandeur de la vitesse du son dans les deux états de spin. En combinant avec la méthode de la matrice dynamique, il est montré que les modes de vibration de surface de très basses fréquences peuvent contribuer en particulier à l'augmentation de l'entropie vibrationnelle avec la réduction de la taille, en bon accord avec les observations expérimentales. Nous avons pu alors étendre l'étude à d'autres quantités d'une importance primordiale dans les propriétés mécaniques et le phénomène de la transition de spin, telles que l'énergie de surface et la contrainte d'interface. Des approches théoriques issues de la physique des solides sont employées dans les simulations numériques de ces grandeurs, donnant en conséquence des estimations préliminaires de ces quantités de surface et d'interface dans le cas des nanomatériaux à transition de spin. Finalement, les effets de surface, de l'isotropie et de l'anisotropie des contraintes d'interface sur la stabilité de phase sont discutés à l'aide d'un modèle nanothermodynamique." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 18/02/2022 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Physique de la matière En ligne : https://theses.hal.science/tel-03715115
Titre : Finite size and surface effects in bistable molecular nanomaterials Titre original : Effets de taille finie et de surface dans les nanomatériaux moléculaires bistables Type de document : texte imprimé Auteurs : Shiteng Mi, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Nicolazzi, William, Directeur de thèse Langues : Anglais (eng) Tags : SPIN TRANSITION SIZE EFFECT MOLECULAR DYNAMICS NANO-THERMODYNAMICS Résumé : "In the last decade, the investigation of phase transitions at the nanometer scale has become an essential element in the field of nanoscience. The fundamental understanding and, eventually, the precise control of the physical and chemical properties of "smart" nanomaterials, exhibiting phase transitions are of paramount importance for their integration in new generation of photonic/electronic nano-devices. Decreasing the size to the nanometer scale usually leads to drastic modifications of the switching properties and gives rise to new phenomena with respect to collective behaviors and phase stability. Such changes are directly correlated to the increase of surface-to-volume ratio with the size reduction and the predominance of the external environment (interface effects). In this context, this thesis work focuses on molecular spin crossover (SCO) nanomaterials which exhibit first order phase transitions between a low spin (LS) and a high spin (HS) state having different electronic configurations and displaying markedly different physical properties (magnetic, electric, elastic, optical etc.). The aim of this work is to develop ambitious multiphysics theoretical investigations to analyze finite size effects on phase change molecular nanomaterials with the prospect of establishing predictive quantitative models and, eventually, bringing out universal laws for phase transitions at the nanoscale. In particular, the force fields of [Fe(pyrazine)][Ni(CN)4] compound are constructed for all-atom Molecular Dynamics (MD) simulations, which describes the vibrational properties and the thermally induced SCO behavior in a quantitative way. Subsequently, the relaxation process of bilayer model is studied using the MD method, illustrating the interface effect (matrix effect) on the lattice distortion and the phase stability. Finally, a new model based on the nano-thermodynamic method is introduced to investigate the SCO phenomenon in nano-objects. Taking into account the physical parameters from experiments and numerical simulations in the nano-thermodynamic model, the different contributions of surface energy and surface stress to the surface effect are clarified for the first time."
"Au cours de la dernière décennie, l'étude des transitions de phase à l'échelle du nanomètre est devenue un élément incontournable dans le domaine des nanosciences. La compréhension fondamentale et la perspective d'un contrôle précis des propriétés physiques et chimiques de ces nanomatériaux "intelligents", présentant des transitions de phase, sont d'une importance primordiale pour leur intégration dans la nouvelle génération de nanodispositifs photoniques/électroniques. La diminution de la taille à l'échelle du nanomètre conduit généralement à des modifications drastiques des propriétés de commutation et fait apparaître de nouveaux phénomènes quant aux comportements collectifs et à la stabilité de phase. De tels changements sont directement corrélés à l'augmentation du rapport surface/volume lorsque la taille des nano-objets est diminuée et entraînent, en général, une prédominance des propriétés de l'environnement extérieur (effets d'interface). C'est dans ce contexte que se situe ce travail de thèse. En effet, on s'intéresse tout particulièrement aux composés à transition de spin (TS) qui possèdent la capacité de commuter d'un état bas spin (LS) à un état haut spin (HS). Ces deux états moléculaires possèdent des configurations électroniques différentes et présentent des propriétés physiques (magnétiques, électrique, élastique, optique etc.) drastiquement différentes. L'objectif de ce travail est de développer des approches théoriques multiphysiques ambitieuses pour analyser les effets de taille finie sur les nanomatériaux moléculaires à transition de spin dans la perspective d'établir des modèles quantitatifs prédictifs et, à terme, de faire émerger des lois universelles pour les transitions de phase à l'échelle nanométrique. En particulier, un champs de force est construit pour le composé [Fe(pyrazine)][Ni(CN)4] afin de réaliser des simulations de dynamique moléculaire (MD) de type "all-atom", capable de décrire les propriétés vibrationnelles de manière quantitative et de modéliser la transition de spin induite par la température. Ensuite, le processus de relaxation d'un modèle bicouche est analysé à l'aide de la méthode MD, illustrant l'effet d'une interface (ou effet de matrice) sur la distorsion du réseau et mettant en évidence les conséquences sur la stabilité de phase. Enfin, un nouveau modèle nano-thermodynamique est introduit pour étudier le phénomène de la TS dans les nano-objets. Les paramètres de ce modèle thermodynamique possèdent l'avantage d'être facilement, voire directement, reliés à des quantités physiques mesurables ou, le cas échéant, obtenus à l'aide de simulations numériques MD. En particulier, les différentes contributions de l'énergie de surface et de la contrainte de surface à l'effet de surface sont discutées et, pour la première fois, clarifiées."
Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 26/10/2023 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Physique de la Matière En ligne : https://theses.hal.science/tel-04541284v1 Finite size and surface effects in bistable molecular nanomaterials = Effets de taille finie et de surface dans les nanomatériaux moléculaires bistables [texte imprimé] / Shiteng Mi, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Nicolazzi, William, Directeur de thèse . - [s.d.].
Langues : Anglais (eng)
Tags : SPIN TRANSITION SIZE EFFECT MOLECULAR DYNAMICS NANO-THERMODYNAMICS Résumé : "In the last decade, the investigation of phase transitions at the nanometer scale has become an essential element in the field of nanoscience. The fundamental understanding and, eventually, the precise control of the physical and chemical properties of "smart" nanomaterials, exhibiting phase transitions are of paramount importance for their integration in new generation of photonic/electronic nano-devices. Decreasing the size to the nanometer scale usually leads to drastic modifications of the switching properties and gives rise to new phenomena with respect to collective behaviors and phase stability. Such changes are directly correlated to the increase of surface-to-volume ratio with the size reduction and the predominance of the external environment (interface effects). In this context, this thesis work focuses on molecular spin crossover (SCO) nanomaterials which exhibit first order phase transitions between a low spin (LS) and a high spin (HS) state having different electronic configurations and displaying markedly different physical properties (magnetic, electric, elastic, optical etc.). The aim of this work is to develop ambitious multiphysics theoretical investigations to analyze finite size effects on phase change molecular nanomaterials with the prospect of establishing predictive quantitative models and, eventually, bringing out universal laws for phase transitions at the nanoscale. In particular, the force fields of [Fe(pyrazine)][Ni(CN)4] compound are constructed for all-atom Molecular Dynamics (MD) simulations, which describes the vibrational properties and the thermally induced SCO behavior in a quantitative way. Subsequently, the relaxation process of bilayer model is studied using the MD method, illustrating the interface effect (matrix effect) on the lattice distortion and the phase stability. Finally, a new model based on the nano-thermodynamic method is introduced to investigate the SCO phenomenon in nano-objects. Taking into account the physical parameters from experiments and numerical simulations in the nano-thermodynamic model, the different contributions of surface energy and surface stress to the surface effect are clarified for the first time."
"Au cours de la dernière décennie, l'étude des transitions de phase à l'échelle du nanomètre est devenue un élément incontournable dans le domaine des nanosciences. La compréhension fondamentale et la perspective d'un contrôle précis des propriétés physiques et chimiques de ces nanomatériaux "intelligents", présentant des transitions de phase, sont d'une importance primordiale pour leur intégration dans la nouvelle génération de nanodispositifs photoniques/électroniques. La diminution de la taille à l'échelle du nanomètre conduit généralement à des modifications drastiques des propriétés de commutation et fait apparaître de nouveaux phénomènes quant aux comportements collectifs et à la stabilité de phase. De tels changements sont directement corrélés à l'augmentation du rapport surface/volume lorsque la taille des nano-objets est diminuée et entraînent, en général, une prédominance des propriétés de l'environnement extérieur (effets d'interface). C'est dans ce contexte que se situe ce travail de thèse. En effet, on s'intéresse tout particulièrement aux composés à transition de spin (TS) qui possèdent la capacité de commuter d'un état bas spin (LS) à un état haut spin (HS). Ces deux états moléculaires possèdent des configurations électroniques différentes et présentent des propriétés physiques (magnétiques, électrique, élastique, optique etc.) drastiquement différentes. L'objectif de ce travail est de développer des approches théoriques multiphysiques ambitieuses pour analyser les effets de taille finie sur les nanomatériaux moléculaires à transition de spin dans la perspective d'établir des modèles quantitatifs prédictifs et, à terme, de faire émerger des lois universelles pour les transitions de phase à l'échelle nanométrique. En particulier, un champs de force est construit pour le composé [Fe(pyrazine)][Ni(CN)4] afin de réaliser des simulations de dynamique moléculaire (MD) de type "all-atom", capable de décrire les propriétés vibrationnelles de manière quantitative et de modéliser la transition de spin induite par la température. Ensuite, le processus de relaxation d'un modèle bicouche est analysé à l'aide de la méthode MD, illustrant l'effet d'une interface (ou effet de matrice) sur la distorsion du réseau et mettant en évidence les conséquences sur la stabilité de phase. Enfin, un nouveau modèle nano-thermodynamique est introduit pour étudier le phénomène de la TS dans les nano-objets. Les paramètres de ce modèle thermodynamique possèdent l'avantage d'être facilement, voire directement, reliés à des quantités physiques mesurables ou, le cas échéant, obtenus à l'aide de simulations numériques MD. En particulier, les différentes contributions de l'énergie de surface et de la contrainte de surface à l'effet de surface sont discutées et, pour la première fois, clarifiées."
Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 26/10/2023 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Physique de la Matière En ligne : https://theses.hal.science/tel-04541284v1
Titre : Etude du phénomène de la transition de spin dans les solides moléculaires à l'échelle nanométrique Type de document : texte imprimé Auteurs : Félix, Gautier, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Nicolazzi, William, Directeur de thèse Année de publication : 2014 Langues : Français (fre) Tags : TRANSITION DE SPIN MATÉRIAUX MOLÉCULAIRES COMMUTABLES EFFETS DE TAILLE NANOTHERMODYNAMIQUES - THERMODYNAMIQUE STATISTIQUE MÖSSBAUER Résumé : "La réduction de taille dans les matériaux à transition de spin est un sujet actuel majeur. La conservation de la bistabilité dans des nanoparticules à transition de spin serait un atout pour de futures applications. Des récentes mesures expérimentales dans des nano-objets ont montré que la diminution de la taille des particules à transition de spin avait un impact non négligeable sur le comportement de la transition de spin thermique. L'objectif principal de ce travail de thèse est d'étudier et de comprendre la stabilité de phases de transition de spin, pour guider le développement de nouveaux objets originaux permettant le contrôle de ce phénomène à l'échelle nanométrique. En général, avec la diminution de la taille s'accompagne une perte de la bistabilité, un changement de la température de transition et l'apparition d'une fraction de molécules inactives. Un nouveau modèle se basant sur la nanothermodynamique a été introduit permettant la modélisation de la transition de spin dans des nanoparticules. Il a permis de mettre en évidence un élément moteur dans la transition de spin à l'échelle nanométrique : la surface. Ensuite, l'investigation des phénomènes de surface, ainsi que leurs mécanismes d'action sur la transition de spin, a été réalisée de manière plus approfondie par des études combinant la nanothermodynamique, la physique statistique et la mécanique des milieux continus. Cependant, dans certains cas de très petites nanoparticules de coordination (< 4 nm), une subsistance du phénomène de bistabilité a été observé. Des séries de mesures expérimentales de diffraction des rayons-X sur poudre, de spectroscopies Mössbauer classique et inélastique ont permis de mettre en évidence une exaltation de l'élasticité dans ces nanoparticules de coordination. En prenant en compte ce résultat expérimental dans le modèle nanothermodynamique, une réouverture du cycle d'hystérèse thermique est obtenue, conduisant à un résultat extrêmement important, à savoir la résurgence de la bistabilité dans les très petites nanoparticules à transition de spin." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 16/09/2014 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (université Toulouse III P. Sabatier) Domaine : Physique de la matière Localisation : LCC En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/2453/ Etude du phénomène de la transition de spin dans les solides moléculaires à l'échelle nanométrique [texte imprimé] / Félix, Gautier, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Nicolazzi, William, Directeur de thèse . - 2014.
Langues : Français (fre)
Tags : TRANSITION DE SPIN MATÉRIAUX MOLÉCULAIRES COMMUTABLES EFFETS DE TAILLE NANOTHERMODYNAMIQUES - THERMODYNAMIQUE STATISTIQUE MÖSSBAUER Résumé : "La réduction de taille dans les matériaux à transition de spin est un sujet actuel majeur. La conservation de la bistabilité dans des nanoparticules à transition de spin serait un atout pour de futures applications. Des récentes mesures expérimentales dans des nano-objets ont montré que la diminution de la taille des particules à transition de spin avait un impact non négligeable sur le comportement de la transition de spin thermique. L'objectif principal de ce travail de thèse est d'étudier et de comprendre la stabilité de phases de transition de spin, pour guider le développement de nouveaux objets originaux permettant le contrôle de ce phénomène à l'échelle nanométrique. En général, avec la diminution de la taille s'accompagne une perte de la bistabilité, un changement de la température de transition et l'apparition d'une fraction de molécules inactives. Un nouveau modèle se basant sur la nanothermodynamique a été introduit permettant la modélisation de la transition de spin dans des nanoparticules. Il a permis de mettre en évidence un élément moteur dans la transition de spin à l'échelle nanométrique : la surface. Ensuite, l'investigation des phénomènes de surface, ainsi que leurs mécanismes d'action sur la transition de spin, a été réalisée de manière plus approfondie par des études combinant la nanothermodynamique, la physique statistique et la mécanique des milieux continus. Cependant, dans certains cas de très petites nanoparticules de coordination (< 4 nm), une subsistance du phénomène de bistabilité a été observé. Des séries de mesures expérimentales de diffraction des rayons-X sur poudre, de spectroscopies Mössbauer classique et inélastique ont permis de mettre en évidence une exaltation de l'élasticité dans ces nanoparticules de coordination. En prenant en compte ce résultat expérimental dans le modèle nanothermodynamique, une réouverture du cycle d'hystérèse thermique est obtenue, conduisant à un résultat extrêmement important, à savoir la résurgence de la bistabilité dans les très petites nanoparticules à transition de spin." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 16/09/2014 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (université Toulouse III P. Sabatier) Domaine : Physique de la matière Localisation : LCC En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/2453/
