CALCUL DE LA CONDUCTIVITÉ THERMIQUE DES NANOSTRUCTURES SnO2 TYPE NANOBELTS

Abstract

Un model basé sur la théorie des vibrations harmoniques du réseau d’un solide, est utilisé pour étudier les transferts de chaleur par conduction et ainsi de déterminer la conductivité thermique des nanostructures de type nano-ceintures (nanobelts) du matériau dioxyde d’étain. La conductivité thermique est obtenue en sommant les contributions de tous les modes de vibration du système. Toutes les propriétés vibratoires, les courbes de dispersions, ainsi que les temps de relaxations sont obtenus en utilisant les données des échantillons bulk. L’effet des dimensions est pris en considération à travers l’échantillonnage de la première zone de Brillouin et la distance que peut parcourir un vecteur d’onde entre les deux limites géométriques du système nanométrique. L’importance de la présente thèse est triple. La première réside dans la proposition d’une approche physique pour déterminer la conductivité thermique des nanostructures surtout qu’il est très difficile et des fois impossible de mesurer cette propriété thermique à cause des contraintes expérimentales et l’inexistence d’étalon à ce niveau d’échelle pour calibrer le banc d’essai expérimental. La deuxième est qu’il sera alors possible pour ceux utilisant la méthode de la dynamique moléculaire d’évaluer les potentiels d’interaction atomique qui sont la source principale des incertitudes de cette méthode de simulation atomique. Les potentiels réels étant presque toujours différents du potentiel de Lennard-Jones souvent utilisé pour les gaz parfaits ou du Stellinger-Weber pour le silicium. Une comparaison avec les résultats de la présente méthode nous donnera une indication du potentiel adéquat en utilisant une méthode inverse. Enfin, la connaissance de la variation de la conductivité thermique du dioxyde d’étain aussi bien avec la température qu’avec les dimensions, nous permettra de fabriquer des détecteurs de produits chimique, ou des débitmètres de dimensions microscopiques ou nanoscopiques qu’on utilisera aussi bien sur les laboratoires sur puces (Lab-on-Chip) ou les Micro-Analyseurs chimique ou biologique. Résumé iv L’existence au niveau du Centre de Développement des Technologies Avancées (CDTA, Baba Hassan Alger) d’une salle blanche où il est possible de fabriquer des MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) permettra de fabriquer pour la première fois en Algérie des micro détecteurs à base de dioxyde d’étain, une fois les résultats de la thèse seront satisfaisants.