Soutenance de thèse d'Adrien Mafety

Adrien Mafety, doctorant dans l'équipe Physique des systèmes simples en conditions extrêmes (PHYSIX) soutient sa thèse le mardi 27 septembre 2016 à 10 h.

IMPMC, Université P. et M. Curie, 4, Place Jussieu, 75005 Paris  - Salle de conférence, 4e étage, Barre 22-23, salle 401

Etude ab initio des glaces d'ammoniac fluoré et hydraté sous conditions thermodynamiques
extrêmes

Légende : Composition chimique (à gauche) et conditions thermodynamiques (à droite) du manteau de la planète Neptune.

Résumé

Dans cette thèse, nous nous proposons d’explorer les propriétés structurales et vibrationnelles de la glace d’ammoniac en présence de fluor et d’eau sur une large gamme de pression et de température. Ces solides cristallins sont des idéaux afin d’étudier les quatre liaisons hydrogène les plus importantes O-H…O, N-H…N, O-H…N, N-H…F et le mécanisme de transfert de proton le long de ces liaisons. Bien que ces mélanges soient composés de molécules simples, ils sont omniprésents dans l’univers et en particulier à l’intérieur des planètes géantes glacées (Neptune, Uranus) et de leurs satellites (Titan, Ganymède), ce qui a motivé leur exploration sous conditions thermodynamiques extrêmes.
Nous avons utilisé plusieurs méthodes ab initio afin d’étudier le diagramme de phase de deux cristaux, le fluorure d’ammonium (NH4F) et l’ammoniac monohydraté (NH3.H2O). Après avoir prédit plusieurs structures cristallographiques à 0 K, nous nous sommes consacrés aux calculs de spectres Raman et infrarouge ainsi qu’à la prise en compte des effets de désordre et dynamique en utilisant la méthode de la dynamique moléculaire ab initio. Nos résultats ont ensuite été comparés à ceux issus des expériences sous enclumes de diamant.

Nous avons découvert une transition de type ordre-désordre au sein de NH4F et un diagramme de phase étonnamment similaire au diagramme de phase de l’eau. Enfin, nous avons démontré que des conditions thermodynamiques relativement douces étaient suffisantes afin de transformer le mélange NH3.H2O en un cristal exotique où coexiste des molécules d’ammoniac et d’eau avec des ions hydroxyde et ammonium.

Composition du jury

Mme VAST Nathalie, Ingénieure chercheuse CEA, LSI - Rapporteure
M SCANDOLO Sandro, Professeur, ICTP - Rapporteur
Mme BENOIT Magali, Chargée de Recherche CNRS, CEMES, Examinatrice
M SAN MIGUEL Alfonso, Professeur, Université Lyon 1, ILM - Examinateur
M KIERLIK Edouard, Professeur UPMC, LPTMC - Examinateur
M SAITTA A. Marco, Professeur UPMC, IMPMC - Directeur de thèse