Magali Duvail

Chercheur CEA/DRF

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Activités de recherche

Modélisation mésoscopique de microémulsions

Collaborations : Pr. L. Arleth (University of Copenhagen, Danemark), Dr. S. Marcelja (Australian National University, Canberra) 

La modélisation mésoscopique des propriétés thermodyna-miques des microémulsions (mélange eau / huile / surfactant) est un enjeu fondamental à la compréhension des phénomènes mis en jeu lors de l’extraction liquide-liquide, utilisée pour la séparation poussée des ions. Les objectifs principaux de cette étude sont de :
  • décrire et de prédire les microstructures des micro-émulsions,
  • de faire le lien entre les propriétés microscopiques (à l'échelle moléculaire) et macroscopiques de telles solutions.

 

 

Modélisation multi-échelle des phases aqueuses et organiques pour l'extraction liquide – liquide

Collaborations : Dr. Ph. Guilbaud (CEA), Pr. J.-F. Dufrêche (ICSM), Dr. J. J. Molina (PECSA et ICSM), Dr. S. van Damme (ICSM), T. N. Nguyen (ICSM)

Des solutions de sels de lanthanides (Ln3+) et d'uranyle (UO22+) en présence d’ions Cl, NO3− et ClO4 à différentes concentrations sont simulées par dynamique moléculaire classique avec polarisation explicite. Par calculs de potentiels de force moyenne (PMF), nous avons également analysé les proccessus d’association / dissociation des mono-complexes de lanthanides et d'uranyle.
Grâce aux potentiels McMilan - Mayer, nous pouvons calculer les constantes d'association des paires d'ions. Les coefficients d'activité sont également déterminés via une approche de type « Associated Mean Spherical Approximation » (AMSA).
Duvail et al., Inorg. Chem. 49, 519 (2010)
Des simulations de dynamique moléculaire sur la solvatation de lanthanides en phase organique (alcool et alcane) indiquent que ces simulations peuvent considérablement améliorer les connaissances sur la solvatation des éléments f en phase organique. Nous nous intéressons également aux propriétés thermodynamiques de micelles composées d'ions, d'eau et de molécules extractantes dans des solvants apolaires, et plus particulièrement à leurs énergies libres de courbure. Ces premières simulations ouvrent la voie à d’autres études structurales dans les solvants organiques (coordination des anions, complexation par des ligands monoamide, diamide ou azotés), et donc à des progrès en ce qui concerne la spéciation en phase organique.

 

Modélisation mésoscopique du transfert de solutés en milieux poreux

Collaborations : Dr. B. Rotenberg (PECSA – UPMC), Dr. D. Coehlo (ANDRA), Dr. S. Békri (IFPEN), Pr. M. Jardat (PECSA – UMPC)

L'objectif de cette étude consiste donc à développer un modèle représentatif des principales caractéristiques physiques de la matrice argileuse: la porosité, le rayon des pores, leur connectivité et leur surface spécifique, tout en tenant compte des propriétés de transport locales des argiles. Dans la mesure où, dans notre modèle, l’argile est représentée par un réseau de pores dans lequel chaque pore est connecté à un autre par un canal, la compréhension des propriétés de transfert des solutés au sein du réseau de pores nécessite de connaître les propriétés de transport de ces solutés au sein du canal interporal. Modélisation mésoscopique du transfert de solutés en milieux poreux chargés

 

Publications

Quelques publications significatives:

Predicting for thermodynamic instabilities in water/oil/surfactant microemulsions: a mesoscopic modelling approach.
M. Duvail, L. Arleth, Th. Zemb and J.-F. Dufrêche. J. Chem. Phys. 140, 164711-11 (2014).

Accounting for adsorption and desorption in lattice Boltzmann simulations.
M. Levesque, M. Duvail, I. Pagonabarraga, D. Frenkel and B. Rotenberg. Phys. Rev. E, 88, 013308-6 (2013).

Mesoscopic modelling of frustration in microemulsions.
M. Duvail, J.-F. Dufrêche, L. Arleth and Th. Zemb. Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 7133 (2013).

Atomistic Description of Binary Lanthanoid Salt Solutions: A Coarse-Graining Approach.
J. J. Molina, M. Duvail, Ph. Guilbaud and J.-F. Dufrêche. J. Phys. Chem. B 115, 4329 (2011).

Understanding the Nitrate Coordination to Eu3+ Ion in Solution by Potential of Mean Force Calculations.
M. Duvail and Ph. Guilbaud. Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 5840 (2011).

Molecular Dynamics Studies of Concentrated Binary Aqueous Solutions of Lanthanide Salts: Structural and Exchange Dynamics.
M. Duvail, A. Ruas, L. Venault, P. Moisy and Ph. Guilbaud. Inorg. Chem. 49, 519 (2010).

Building a polarizable pair interaction potential for lanthanoids(III) in liquid water: a molecular dynamics study of structure and dynamics of the whole series.
M. Duvail, P. Vitorge, R. Spezia. J. Chem. Phys. 130, 104501 (2009).

Liste complète des publications