M3 Affinage Ostwald

Topique

La courbure de chaque petite particule au sein de cette suspension de nanoparticules, bien plus prononcée que celle de toute grosse particule de la même suspension, augmente, selon l'équation de Kelvin, la solubilité de cette même petite particule. Cette équation décrit comment une surface plus courbée accroît l'énergie de surface par atome disponible sur cette surface, et comment cette énergie de surface supplémentaire permet à la matière de cette petite particule de se dissoudre plus facilement dans la solution environnante que la matière d'une grosse particule du même type, beaucoup moins courbée. Le fait que cette particule soit plus petite, avec une courbure encore plus prononcée, signifie également, selon cette même équation de Kelvin, que sa solubilité est plus grande.

La solubilité supérieure des petites particules dans cette suspension par rapport à celle des grosses particules de la même suspension induit un processus de dissolution-reprécipitation entre elles : la matière qui se dissout préférentiellement à partir de ces petites particules, plus solubles, devient disponible dans la solution pour se reprécipiter sur les particules plus grosses, moins solubles, qui croissent ainsi au détriment des petites particules, lesquelles rétrécissent encore davantage. Cette différence de solubilité plus marquée entre les petites et les grandes particules accélère le processus de dissolution-reprécipitation. Par conséquent, les particules les plus grosses de cette suspension croissent plus rapidement au détriment des plus petites.

Ainsi, ce modèle, avec sa courbure des petites particules et le processus de dissolution-reprécipitation qui le sous-tend, décrit cinétiquement, via la loi de Lifshitz-Slyozov-Wagner, la croissance du rayon moyen de cette suspension de nanoparticules au cours du temps, au fur et à mesure de la progression de ce processus. Cette maturation d'Ostwald, en permettant aux particules les plus grosses de cette suspension de croître au détriment des plus petites, élargit la distribution granulométrique qu'un autre modèle de cet ensemble avait déjà réduite par la séparation temporelle entre la nucléation explosive et la croissance contrôlée par diffusion. Si cette maturation d'Ostwald se prolonge après la synthèse initiale ascendante, la monodispersité obtenue par l'autre modèle grâce à cette même concentration granulométrique se perd progressivement, dans le sens inverse de celui recherché par ce modèle.

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