En haut :cantilever modifié avec un cristal de boehmite monté sur un poteau en silicium, qui est monté sur le porte-à-faux de l'AFM. En bas :Les interactions entre le cantilever modifié et un substrat de boehmite sont quantifiées en fonction des conditions de la solution. Crédit :Laboratoire national du Nord-Ouest du Pacifique
Les forces entre les particules individuelles dans les boues sont responsables de leur comportement rhéologique. La quantification directe des forces physiques entre les faces minérales est désormais possible avec la microscopie à force atomique, grâce au travail à l'IDREAM, un Energy Frontier Research Center (EFRC) financé par le Bureau des sciences du DOE, Sciences fondamentales de l'énergie.
La quantification des forces entre les faces cristallines permet de prédire des comportements complexes dans des systèmes colloïdaux tels que l'auto-assemblage, agrégation, et les propriétés rhéologiques des boues.
Les forces entre les nanocristaux sont à la base de nombreux génériques (par exemple, agrégation/assemblage aléatoire et rhéologie) et spécifiques (par exemple, attachement orienté) phénomènes dans les lisiers. Une connaissance détaillée de ces forces au niveau moléculaire est nécessaire pour expliquer et prédire de tels phénomènes macroscopiques. Les chercheurs peuvent désormais mesurer directement ces forces via la microscopie à force atomique (AFM).
En utilisant des méthodes de microfabrication, Les porte-à-faux AFM sont modifiés pour monter des pointes de cristaux à orientation directionnelle. Pour simuler un environnement de lisier, la pointe est placée au-dessus d'un substrat bien caractérisé dans une cellule à circulation où la chimie aqueuse du système peut être contrôlée. Les variations de la force d'interaction entre la pointe et un substrat sont mesurées en fonction des conditions chimiques. Cette approche peut être utilisée pour attacher pratiquement tous les cristaux à un porte-à-faux AFM.
