The molecular origin of fast uid transport in carbon nanotubes: theoretical and molecular dynamics study of liquid/solid friction in graphitic nanopores

The molecular origin of fast uid transport in carbon nanotubes: theoretical and molecular dynamics study of liquid/solid friction in graphitic nanopores Dans ce contexte, nous avons mené une étude exhaustive du frottement liq-uide/solide qui apparaît pendant l'écoulement d'un uide dans un CNT, à l'aide de simulations de dynamique moléculaire. Une attention particulière a été portée à l'eau, étant donné son importance pour les applications envisagées. Néanmoins d'autres liquides ont été considérés (décane, éthanol, octaméthylcyclotétrasiloxane), et les points forts présentés par la suite sont essentiellement vrais pour tous ces graphène parallèles séparés d'une distance variable. Dans ces systèmes, le coecient de frottement λ = −F/Av slip a été mesuré en utilisant plusieurs méthodes indépen-dantes. Ce coecient λ contrôle la force (par unité de surface) F/A subie par un uide qui glisse avec une vitesse v slip sur une paroi. Les simulations de l'eau entre deux plans de graphène ont montré que le coecient de frottement était indépendant du connement tant que celui-ci restait supérieur à 3-4 fois la taille d'une molécule. quantitativement l'origine de sa valeur extrêmement basse. Arbeit bestätigt die Existenz eines schnellen, nahezu reibungslosen Flüssigkeitstrans-ports in Kohlenstonanoröhrchen. Desweiteren konnte die mikroskopische Ursache der geringen Reibung ermittelt und quantitativ beschrieben werden. Acknowledgements I would like to thank my supervisors L. Bocquet, L. Joly and K. Mecke for oering me the possibility to work on this project and for their extensive support during this work. Many thanks for the time you invested on scientic discussions, as well as on administrative tasks, in particular the organization of the co-supervision agreement, and also for the nancial support that facilitated not only this co-supervision but also my participation at several schools and conferences. Further, I would like to thank F. Sedlmeier for carrying out the GROMACS simulations , B. Mantisi for providing the silica glass congurations, and the whole IT service groupe of the LPMCN, especially R. Mascart, for IT-support. I. Theurkau and to all other people in both groups that directly or indirectly contributed to this work by helpful discussions or by providing a pleasant and welcoming atmosphere. Last but not least, I thank my familly for their continuous support. Introduction Nanouidics deals with the behavior of uids in systems with nanometric sizes [90, 8]. At such scales uid properties may be expected to strongly depart from what the frameworks of continuum approaches e.g. hydrodynamics would predict, therefore allowing to bypass their limitations …