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1. Introduction
Physique des Surfaces et des Interfaces
Josselin MOUETTE,
d'après le cours d'
Élisabeth CHARLAIX
1
. Introduction
A
Propriétés spécifiques des surfaces
1
L'énergie superficielle
2
Reconstruction de surface
3
Adsorption
4
Autres propriétés
B
Les domaines où l'étude des surfaces est importante
1
Les milieux divisés ou dispersés
2
L'électronique
3
La catalyse
4
Les matériaux
5
Les systèmes moléculaires auto-organisés
Partie
I
Théorie classique de la capillarité
2
. La tension de surface
A
Introduction
1
Définition
2
Valeurs courantes
B
Grandeurs d'excès
1
Introduction
2
Le grand potentiel de surface
3
L'énergie libre de surface
C
Contraintes interfaciales
1
Calcul des forces de contact
2
Calcul des excès de surface
3
Un exemple
D
Entropie interfaciale
1
Définition
2
Les variations de la tension de surface
3
Relation de Gibbs-Duhem
3
. Loi de Laplace de la capillarité
A
Expression de la loi
B
Surface d'énergie minimale
1
Position du problème
2
Calcul unidimensionnel
3
Conséquences
C
Fluctuations thermiques d'une surface
1
Cas simple
2
Influence des forces de pesanteur
3
La longueur capillaire
4
. Applications
A
Contact de 3 phases
1
Cas de trois phases fluides
2
Cas où l'une des phases est solide
B
Le mouillage
1
Mouillage total
2
Mouillage partiel
3
Transition de mouillage
C
L'ascension capillaire
1
Contact du liquide sur une paroi
2
Loi de Jurin
3
Cas inverse : la descente capillaire
D
Condensation capillaire
Partie
II
Surfaces à l'échelle colloïdale - Adhésion et films minces
5
. Interactions de surface
A
Expression générale des forces surfaciques
B
Cas des forces de Van der Waals
1
Expression de l'interaction
2
Calcul des interactions de surface
3
Ordres de grandeur
C
Cas d'un milieu matériel
D
Les forces de Van der Waals retardées
E
Énergie de surface et énergie d'adhésion
1
Retour sur la tension de surface
2
Travail d'adhésion
F
Mesures de forces de surface
1
Les pinces optiques
2
La microscopie à force atomique
3
Les appareils de mesure de forces de surface
6
. Les films liquides minces
A
Pression de disjonction
B
Films de Rollin
1
Équilibre d'un film mince avec le liquide
2
Formation d'un film par condensation
C
Force exercée par un film mince
D
Applications
1
Hauteur maximale d'ascension
2
Épaisseur minimale d'étalement
3
Raccordement d'un film à un ménisque
7
. Stabilité des phases de prémouillage
A
Stabilité des films minces
1
Construction de la double tangente
2
Transition de prémouillage
3
Cas du liquide non mouillant
B
Effets de nucléation
1
Stabilité d'une goutte
2
Taux de nucléation
Partie
III
Les surfaces solides
8
. Propriétés des surfaces solides parfaites
A
Méthodes d'analyse chimique des surfaces
1
Les spectroscopies d'électrons
2
La spectroscopie de masse
B
Structure cristalline de surface
1
Relaxation et reconstruction
2
Détermination de la structure de surface
C
Propriétés électroniques des surfaces
1
Modèle du jellium
2
Le travail d'extraction
3
Le microscope à effet tunnel
9
. Tension superficielle des surfaces solides
A
Surfaces cristallines : facettes et terrasses
B
Loi de Laplace à l'équilibre thermodynamique
1
Expression thermodynamique de la tension superficielle
2
Forces s'exerçant sur un élément de surface
3
Expression de la loi de Laplace
4
Conséquences sur la croissance d'un cristal
C
Forme d'équilibre des cristaux
1
Construction de Wulff
2
Démonstration à deux dimensions
D
Instabilité d'Herring
E
Fusion de surface
10
. Rugosité des surfaces
A
Le frottement solide
1
Lois d'Amonton et de Coulomb
2
Modèle de Tabor
B
Hystérésis de mouillage
1
Présentation
2
Modélisation
3
Une première tentative d'interprétation
4
Le modèle de Joanny - De Gennes
Index
Josselin Mouette
2002-05-04
