Règle d'Ostwald ou théorie classique de nucléation ?

Julien Lam, David Amans, Christophe Dujardin et Gilles Ledoux  (équipe Luminescence), en collaboration avec Abdul-Rahman Allouche (équipe Physicochimie Théorique), ont publié un article intitulé "Atomistic mechanisms for the nucleation of aluminum oxide nanoparticles" dans la revue The Journal of Physical Chemistry A.

Les bases de la théorie classique de la nucléation ont été posées depuis les années 30. Cette dernière ne permet toutefois qu’une compréhension intuitive du phénomène de nucléation, et échoue à fournir des prédictions quantitatives. En contradiction avec le paradigme sous-tendant la théorie classique de la nucléation,  il semble nécessaire de prendre en compte la nature des clusters intermédiaires. La structure cristallographique et la stœchiométrie peuvent évoluer durant la nucléation, et différer des caractéristiques finales du cristal. C’est ce que l’on nomme la règle d’Otswald.  Les auteurs appliquent donc à l’étude de la formation de particules d’Al2O3 une approche microscopique basée sur des calculs DFT. Les géométries stables des clusters AlxOy sont calculées, ainsi que leurs propriétés thermodynamiques. A partir de ces données, la composition d’un gaz contenant des atomes d’aluminium et d’oxygène est calculée en fonction de la température, de la pression, et du ratio entre les atomes d’oxygène et d’aluminium. Les auteurs valident cette approche en reproduisant des résultats expérimentaux tirés de la spectroscopie résolue en temps d’un plasma généré par l’ablation laser d’une cible d’alumine. Fort de cet accord, les auteurs calculent l’évolution de la composition du plasma lors de son refroidissement, pour voir apparaitre les premières briques d’alumine.

20/09/2015