Modélisation moléculaire de l'aérosol

Doctorant: Josip Lovric
(thèse soutenue le 16 juin 2017)

Cette thèse est une étude, au niveau moléculaire, par des méthodes de simulation numérique, des propriétés des aérosols organiques, notamment des aérosols marins, et de leur interaction avec des espèces présentes dans l’atmosphère. L’organisation de la matière organique au sein de ces aérosols joue un rôle fondamental pour leurs propriétés optiques, chimiques et leur rôle comme noyau de condensation pour les nuages.

Dans une première partie, on présente contexte atmosphérique et les méthodes de dynamique moléculaire classique et les méthodes mixtes quantique/classique utilisées pour simuler ces aérosols. Ensuite, on décrit l’application de ces méthodes à trois cas.
Tout d’abord, on a étudié, par dynamique moléculaire classique (logiciel Gromacs), l’organisation, notamment l’orientation, de molécules d’acide palmitique absorbées sur une surface de sel (NaCl) en fonction du taux de couverture en acide gras et de la température. On présente aussi une étude détaillée de l’influence de l’humidité sur l’organisation de ce film organique à la surface du sel, mettant en évidence l’existence d’îlots d’acide gras monocouches structurés.

Dans une seconde étude, la réactivité de NO2 avec cet aérosol marin est traitée par une approche mixte quantique/classique (logiciel CP2K), avec prise en compte de l’impact de l’humidité.
Enfin, la dernière étude concerne une étude par dynamique moléculaire de phases condensées organiques (n-butanol) et de leur interaction avec des molécules d’eau. Cette étude théorique, complémentaire d’expériences de jets moléculaires, a pour but de mieux comprendre le rôle fondamental que jouent ces interactions pour les propriétés des aérosols et des nuages.

- Présidente du jury : Thérèse Huet, Professeur - Université de Lille
- Directeur de thèse : dr. Stéphane Briquez
- Co-directeur de thèse : dr. Denis Duflot
- Rapporteurs : Jan Pettersson, Professeur - University of Gothenburg ; Sylvain Picaud, Directeur de Recherches CNRS – Université de France- Comté
- Examinateurs : Sophie Sobanska, Chargée de Recherches CNRS – Université de Bordeaux

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Mots-clés: molecular interactions, aerosols, surface, atmosphere, halogen, salt.

Financement: Région Nord Pas de Calais / Labex CaPPA

Responsables: S. BRIQUEZ, B. POUILLY

Laboratoire: PhLAM