Accumulation de gaz à l’échelle nanométrique aux interfaces solide-liquide : une étude de dynamique moléculaire

Le développement de la couche interfaciale d’enrichissement en gaz à l’interface solide-liquide est couplé à la stabilité des nanobulles de surface. En fonction de la concentration des molécules de gaz, des forces d’interaction solide-liquide-gaz et d’autres paramètres thermodynamiques, les molécules de gaz peuvent prendre plusieurs formes différentes telles qu’une couche de gaz dense, une nanobulle en vrac et en surface et d’autres domaines gazeux. À l’aide de simulations de dynamique moléculaire, nous étudions les caractéristiques de l’accumulation de gaz dans une couche de gaz dense, une nanobulle de surface et une agrégation locale de gaz à l’interface graphène-eau sans sites d’épinglage. Nous constatons que les molécules de gaz peuvent migrer sur la surface solide et peuvent se rassembler pour prendre la forme morphologique d’une nanobulle de surface. La nanobulle développée est mobile et peut se déplacer sur la surface solide hydrophobe homogène sans perdre sa forme. Nous constatons que l’adsorption de gaz sur les surfaces en présence d’un solvant est fortement affectée par les caractéristiques de mouillage du solide. En l’absence de solvant, l’adsorption de gaz s’avère universelle pour tous les types de surface. L’adsorption de gaz individuels s’avère importante et se produit sur une courte période, et est essentielle pour la stabilité des domaines gazeux formés. Les résultats de la simulation montrent que la densité d’adsorption de gaz sur les surfaces dépend beaucoup plus du paramètre d’interaction solide-liquide que de la force de l’interaction solide-gaz.