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Physique de non-équilibre dans les nanosciences, la chimie physique, la biophysique, la science des surfaces et la catalyse hétérogène [Nonequilibrium physics in nanosciences, chemical physics, biophysics, surface science and heterogeneous catalysis]

Les méthodes développées en mécanique statistique de non-équilibre et la théorie des processus stochastiques sont appliquées à des systèmes mésoscopiques spécifiques. Au-delà de la nucléation, nous étudions des systèmes chimiques bistables de taille nanométrique, à la fois théoriquement et expérimentalement (microscopie à effet de champ ionique et catalyse hétérogène), l'émergence de structures nanométriques provenant de l'interférence entre des processus de non-équilibre et des phénomènes critiques d'équilibre, l'auto-organisation dans les gels avec réponse mécanique à des réactions chimiques auto-catalytiques, des descriptions par équations maîtresses au-delà du champ moyen, l'émergence de fluctuations inhomogènes anomales. D'un intérêt spécial est le comportement intelligent de nanosystèmes en conséquence de leur fonctionnement hors d'équilibre dans des applications aux actuateurs nanomécaniques utilisant des nanotubes de carbone comme axe, des moteurs moléculaires, des processus de copolymérisation comme la réplication de l'ADN, ou des circuits électroniques mésoscopiques. La dissipation d'énergie dans les régimes de non-équilibre en relation avec leurs propriétés thermodynamiques et de transport sont aussi analysées. [The methods developed in nonequilibrium statistical mechanics and the theory of nonequilibrium stochastic processes are applied to selected mesoscopic systems. Besides nucleation, we study nanometric bistable and oscillatory chemical systems , both theoretically and exparimentally (field ion microscopy & heterogeneous catalysis), the emergence of nanoscale patterns arising from the interference between nonequilibrium processes and equilibrium critical phenomena, self-organization in gels with mechanical response to autocatalytic chemical reactions, mean-field versus master equation descriptions, emergence of anomalous inhomogeneous fluctuations. Of special interest is also the smart behavior of nanosystems as a consequence of their functioning out of equilibrium with applications to nanomechanical actuators using carbon nanotubes as their shaft, molecular motors, copolymerization processes such as DNA replication, or electronic nanodevices. Energy dissipation in nonequilibrium regimes in relation with their transport and thermodynamic properties is also analyzed.]



disciplines et mots clés déclarés


Catalyses hétérogène et homogène Chimie des surfaces et des interfaces Physico-chimie générale

couplages chimio-mécaniques nanoscience physique des surfaces processus stochastiques