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Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
UMR 7590 - UPMC/CNRS/IRD/MNHN

Bourse de thèse financée par le Labex-Matisse

Axe : Thématique

5 : Exploring the Phase Diagram of Electrolyte solutions in extreme conditions

Directeur / directrice de thèse

 

Nom : Bove        Prénom : Livia Eleonora

Qualité: CR1

Adresse: IMPMC-UPMC, Campus Jussieu Tour 13-23 75005 Paris

 

Téléphone : 0144275219           E-mail : livia.bove@impmc.jussieu.fr    

 

                      Autres personnes impliquées dans le projet:

 

Nom : Salanne     Prénom : Mathieu

Fonction et laboratoire de rattachement: MdC-PECSA

Nom : Saitta        Prénom : Marco

Fonction et laboratoire de rattachement: PU-IMPMC

 

Rôle dans le projet: Développement de potentiels d’interaction classiques de type polarisable à partir de calculs ab initio; suivi des simulations de dynamique moléculaire classique et ab initio.

 

Abstract

 

It is widely accepted that ice, no matter what phase, is unable to incorporate large amount of salt into its structure. This conclusion is based on the observation that upon freezing of salt water, ice expels the salt almost entirely into brine, a fact that can be exploited to desalinate seawater. We have shown, by neutron diffraction measurements under high pressure and molecular dynamic simulations, that this behaviour is not an intrinsic physico-chemical property of ice phases [S. Klotz, L.E. Bove et al., Nature Materials 2009, L.E. Bove, S. Klotz et al., PRL 2011].

 

We find that, in spite of the high amount of salt, dense LiCl-water solutions vitrify at ambient pressure in an amorphous and  structurally compact form very similar to the relaxed high-density amorphous phase of pure water (e-HDA). Under high pressure annealing the system crystallizes into the ice VII structure incorporating homogeneously the salt into the ice lattice. Such an `alloyed` ice VII has significantly different structural properties compared to pure ice VII, such as 8% larger unit cell volume, absence of transition to the ordered ice VIII structure, plasticity, and most likely ionic conductivity. Our study strongly suggests that there could be a whole new class of salt hydrates based on various kinds of solutes and high-pressure ice forms. If these exist in nature in significant quantity, their physical properties would be highly relevant for the understanding of icy bodies in the solar system. To probe this fascinating hypothesis we will explore the phase diagram of electrolyte solutions of geological interest under extreme conditions of pressure and temperature, by neutron and x-ray diffraction measurements and MD simulations.

 

Techniques utilisées : neutron and x-ray diffraction, MD simulations

 

Qualités du candidat requises : English spoken,  good experimental skills, good background in condense matter physics and/or chemical-physics

 

En savoir plus : télécharger le fichier PDF (349 KB)

 

 

Stéphanie Younes - 16/02/16

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Contact

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Directeur de l'institut

33 +1 44 27 52 17

 

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Attachée de direction

33 +1 44 27 52 17

 

Dany Thomas-Emery (danielle.thomas @ impmc.upmc.fr)

Gestion du personnel

33 +1 44 27 74 99

 

Danielle Raddas (cecile.duflot @ impmc.upmc.fr)

Gestion financière

33 +1 44 27 56 82

 

Cécile Duflot (cecile.duflot @ impmc.upmc.fr)

Chargée de communication

33 +1 44 27 46 86

 

Adresse postale

Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie - UMR 7590

Université Pierre et Marie Curie - 4, place Jussieu - BC 115 - 75252 Paris Cedex 5

 

Adresse physique

Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie - UMR 7590

Université Pierre et Marie Curie - 4, place Jussieu - Tour 23 - Barre 22-23, 4e étage - 75252 Paris Cedex 5

 

Adresse de livraison

Accès : 7 quai Saint Bernard - 75005 Paris, Tour 22.

Contact : Antonella Intili : Barre 22-23, 4e étage, pièce 420, 33 +1 44 27 25 61

 

 

Fax : 33 +1 44 27 51 52

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L'IMPMC compte environ 195 personnes dont :

 

  • 40 chercheurs CNRS
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 Chiffres : janvier 2016