Soutenance de doctorat de Lyes Sebih

Décharges électriques impulsionnelles en contact avec une gouttelette liquide: dynamique  fondamentale et synthèse de nanomatériaux d'argent

Cette thèse vise à mieux comprendre l’interaction entre des décharges électriques impulsionnelles et une gouttelette d’eau, et à exploiter ces interactions pour la synthèse contrôlée de nanomatériaux. Des impulsions haute tension nanosecondes sont appliquées à des électrodes en présence d’une gouttelette d’eau de conductivité électrique variable. À l’aide de mesures électriques, d’imagerie ICCD résolue dans le temps et de spectroscopie d’émission optique, nous avons étudié l’influence de la tension appliquée et de la conductivité du liquide sur l’initiation, la propagation et la transition des décharges streamer et spark. Dans un premier temps, nous avons montré que la conductivité de la gouttelette constitue un paramètre déterminant du régime de décharge. Trois modes de décharge ont été identifiés selon les conditions expérimentales, correspondant à différentes dynamiques de propagation entre les électrodes et la gouttelette. À conductivité suffisamment élevée, la gouttelette se comporte comme une électrode flottante et sa résistance limite le courant de décharge, conduisant à un régime de spark-ballasté. Dans un second temps, ces connaissances ont été exploitées pour la synthèse de nanoparticules d’argent par électrochimie induite par plasma. L’influence de la configuration de décharge, de la conductivité et du temps de traitement sur la morphologie des particules a été étudiée. Nous avons ainsi identifié des conditions permettant la formation de nanostructures anisotropes et démontré la synthèse de nanofeuillets d’argent monocristallins et isolés, sans ajout de surfactant ni utilisation de matrice (template). L’analyse structurale par microscopie électronique en transmission et diffraction électronique a confirmé leur caractère monocristallin. Les résultats suggèrent que leur formation résulte de la compétition entre la réduction des ions Ag⁺ par les espèces réductrices produites par le plasma, notamment les électrons solvatés, et une gravure oxydante sélective associée aux espèces oxydantes générées à l’interface, en particulier le peroxyde d’hydrogène. L’ajout contrôlé de H₂O₂ permet en outre d’étendre la croissance latérale des nanofeuillets jusqu’à des dimensions micrométriques.