Thermodiffusion of repulsive charged nanoparticles – the interplay between single-particle and thermoelectric contributions

Autor: G. Demouchy, A. Ferreira da Silva, M. Kouyaté, Jerome Depeyrot, R. Cabreira Gomes, Emmanuelle Dubois, Renata Aquino, Régine Perzynski, Guillaume Mériguet, Michel Roger, Sawako Nakamae
Přispěvatelé: PHysicochimie des Electrolytes et Nanosystèmes InterfaciauX (PHENIX), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Instituto de Física [Brasilia], Universidade de Brasilia [Brasília] (UnB), Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes (SPHYNX), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520 (IEMN), Ecole Centrale de Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Physical Chemistry Chemical Physics
Physical Chemistry Chemical Physics, Royal Society of Chemistry, 2018, 20 (24), pp.16402-16413. ⟨10.1039/c8cp02558d⟩
Physical Chemistry Chemical Physics, 2018, 20 (24), pp.16402-16413. ⟨10.1039/c8cp02558d⟩
ISSN: 1463-9076
1463-9084
DOI: 10.1039/c8cp02558d⟩
Popis: International audience; Thermodiffusion of different ferrite nanoparticles (NPs), ∼10 nm in diameter, is explored in tailor-made aqueous dispersions stabilized by electrostatic interparticle interactions. In the dispersions, electrosteric repulsion is the dominant force, which is tuned by an osmotic-stress technique, i.e. controlling of osmotic pressure Π, pH and ionic strength. It is then possible to map Π and the NPs’ osmotic compressibility χ in the dispersion with a Carnahan–Starling formalism of effective hard spheres (larger than the NPs’ core). The NPs are here dispersed with two different surface ionic species, either at pH ∼ 2 or 7, leading to a surface charge, either positive or negative. Their Ludwig–Soret $S_{T}$ coefficient together with their mass diffusion $D_{m}$ coefficient are determined experimentally by forced Rayleigh scattering. All probed NPs display a thermophilic behavior ($S_{T}$ < 0) regardless of the ionic species used to cover the surface. We determine the NPs’ Eastman entropy of transfer and the Seebeck (thermoelectric) contribution to the measured Ludwig–Soret coefficient in these ionic dispersions. The NPs’ Eastman entropy of transfer $Ŝ_{NP}$ is interpreted through the electrostatic and hydration contributions of the ionic shell surrounding the NPs.
Databáze: OpenAIRE
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