Publication

Bimolecular charge transfer reactions at and through the liquid-liquid interface

Résumé

Interfaces are ubiquitous in Nature. Among them, soft interfaces are essential constituents of biological tissues. Indeed, many electrochemical reactions and phenomena take place at these interfaces. In this respect, ITIES are an interesting model to study such phenomena because they are notably easier to experimentally setup. Nevertheless, some theoretical aspects governing their behaviour are still to be clarified before they can be possibly transposed to biological systems. Thus, the present thesis aims at bringing the progress accomplished in the domains of Time-Resolved Second Harmonic Generation (TRSHG) and molecular mechanics simulations to the study of ITIES First, we present a molecular mechanics study of the structure of the polarised soft interfaces. It is shown that, contrary to the predictions of classical Goüy-Chapman type models, ITIES are devoid of diffuse layers and that the main part of the potential drop occurs at the interface, over few nanometres. Based on these results, a qualitative description of the capacitance curves of these interfaces is proposed and shows that they can be essentially seen as a plan capacitor, given that account is taken of the free energy profile of the ions close to the interface. Secondly, based on the conclusions of the first experimental chapter, we revisit the possibility to carry out electron transfer reactions at ITIES. It it shown that such reactions are indeed possible but that the interface structure significantly impact their kinetic. Here, the possibility to directly control an intermolecular electron transfer is discussed and proposed as a novel way to realise chemical reactions. Finally, the last chapter presents an original study of a diffusion- controlled bimolecular reaction between molecules adsorbed in the plan of the interface. Interestingly, the kinetic of this reaction is influenced by the concentration dependent diffusion regime. Thus, at low surface coverage, the kinetic can be described within the Shmoluchowski model transposed to two-dimensional systems. Nevertheless, with the increase of surface coverage, the diffusion becomes "anomalous" and can no longer be described with a classical approach. The progressive change of diffusion regime is also observed in molecular mechanics simulations realised on similar time-scales. Thus, we think that this thesis presents interesting results that shed light on some aspects of electrochemistry at the ITIES. Also, it should be a useful basis for further studies of these interfaces and, eventually, of biological interfaces.

À propos de ce résultat
Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.
Concepts associés (35)
Réaction chimique
Une réaction chimique est une transformation de la matière au cours de laquelle les espèces chimiques qui constituent la matière sont modifiées. Les espèces qui sont consommées sont appelées réactifs ; les espèces formées au cours de la réaction sont appelées produits. Depuis les travaux de Lavoisier (1777), les scientifiques savent que la réaction chimique se fait sans variation mesurable de la masse : , qui traduit la conservation de la masse. thumb|La réaction aluminothermique est une oxydo-réduction spectaculaire.
Mécanique moléculaire
vignette|Physique à l'échelle moléculaire La mécanique moléculaire correspond à l'utilisation de la mécanique newtonienne pour modéliser la structure des systèmes moléculaires. L'approche de la mécanique moléculaire est souvent appliquée pour améliorer des structures moléculaires ou des simulations utilisant soit la dynamique moléculaire, soit la méthode de Monte-Carlo. Typiquement, la mécanique moléculaire considère l'ensemble des interactions entre une collection d'atomes sphériques reliés entre eux par des ressorts fictifs qui représentent les liaisons chimiques.
Modélisation moléculaire
thumb|Animation d'un modèle compact d'ADN en forme B|327x327px|alt=Modèle de l'ADN en forme B La modélisation moléculaire est un ensemble de techniques pour modéliser ou simuler le comportement de molécules. Elle est utilisée pour reconstruire la structure tridimensionnelle de molécules, en particulier en biologie structurale, à partir de données expérimentales comme la cristallographie aux rayons X. Elle permet aussi de simuler le comportement dynamique des molécules et leur mouvements internes.
Afficher plus
Publications associées (53)

Inferring free-energy barriers and kinetic rates from molecular dynamics via underdamped Langevin models

Sara Bonella, Fabio Pietrucci, David Daniel Girardier

Rare events include many of the most interesting transformation processes in condensed matter, from phase transitions to biomolecular conformational changes to chemical reactions. Access to the corresponding mechanisms, free-energy landscapes and kinetic r ...
Melville2023

Development of next-generation microfluidic systems for enhanced, faster, and cost-effective immunoassays for tissue diagnostics - Ac electrothermal flow & Acoustofluidics

Muaz Salama Abdelmonem Draz

The application of microfluidics in the field of surface-based assays and more specifically, the spatial molecular profiling of tumor tissues has gained a lot of interest, especially with the increased interest in personalized medicine and targeted therapy ...
EPFL2023

Low-Temperature Dynamics of Water Confined in Unidirectional Hydrophilic Zeolite Nanopores

Livia Eleonora Bove Kado, Umbertoluca Ranieri, Maria Rescigno

The dynamical properties of water molecules confinedin the unidirectionalhydrophilic nanopores of AlPO4-54 are investigated withquasi-elastic neutron scattering as a function of temperature downto 118 K. AlPO4-54 has among the largest pores known foralumin ...
AMER CHEMICAL SOC2023
Afficher plus
MOOCs associés (7)
Sorption and transport in cementitious materials
Learn how to study and improve the durability of cementitious materials.
Plasma Physics: Introduction
Learn the basics of plasma, one of the fundamental states of matter, and the different types of models used to describe it, including fluid and kinetic.
Plasma Physics: Introduction
Learn the basics of plasma, one of the fundamental states of matter, and the different types of models used to describe it, including fluid and kinetic.
Afficher plus

Graph Chatbot

Chattez avec Graph Search

Posez n’importe quelle question sur les cours, conférences, exercices, recherches, actualités, etc. de l’EPFL ou essayez les exemples de questions ci-dessous.

AVERTISSEMENT : Le chatbot Graph n'est pas programmé pour fournir des réponses explicites ou catégoriques à vos questions. Il transforme plutôt vos questions en demandes API qui sont distribuées aux différents services informatiques officiellement administrés par l'EPFL. Son but est uniquement de collecter et de recommander des références pertinentes à des contenus que vous pouvez explorer pour vous aider à répondre à vos questions.