Les trois équipes de PHENIX s’intéressent à l’étude de fluides confinés et/ou d’électrolytes au sein de nanosystèmes interfaciaux. La nature géométrique de ce confinement et son extension éventuelle sur plusieurs échelles de longueur reste bien souvent difficile à caractériser et à intégrer dans une modélisation de type « bottom-up ». Cette difficulté est rencontrée dans de nombreux systèmes naturels ou manufacturés tels que les sols, les cakes d’argile, les assemblages colloïdaux utilisés dans des systèmes mixtes d’intérêt biomédical, les électrodes poreuses, les liants hydrauliques, divers matériaux de construction, les supports catalytiques et de nombreux géomatériaux de faible ou très faible perméabilité.
Les techniques d’analyse les plus couramment employées pour la caractérisation géométrique de tels matériaux sont effectuées dans l’espace direct et utilisent les microscopies électroniques (MEB, MET) ou photoniques (Microscopie confocale). Ces microscopies permettent d’obtenir une observation 2D (en coupe et/ou en projection) ou 3D (tomographie électronique, microscopie confocale) sur une grande gamme d’échelles de distance (du nm au mm). Toutefois, les techniques électroniques sont difficiles à mettre en œuvre sur des suspensions ou sur des matériaux hydratés, et les techniques optiques nécessitent l’emploi de sondes fluorescentes qui ne sont pas toujours « inoffensives » vis à vis de la structure des échantillons. Les techniques de diffusion statique de rayonnement (X, neutrons, lumière) présentent moins d’inconvénients en termes de préparation d’échantillons, et permettent à partir d’une analyse dans l’espace réciproque d’obtenir des informations pertinentes sur la géométrie du confinement sur des gammes de distances importantes. Toutefois, elles ne permettent pas d’obtenir de vraies images du système puisqu’elles ne procurent pas de mesure de la phase du rayonnement diffusé. En ce sens, elles restent dépendantes d’une modélisation.
L’objectif de cet axe transversal, animé par Pierre Levitz et Laurent Michot, est d’effectuer des analyses morphologiques et topologiques (et parfois fonctionnelles en couplant avec des techniques spectroscopiques) de bon nombre des nanosystèmes interfaciaux susnommés étudiés au sein de PHENIX. Pour cela, on explore en particulier les possibilités et les développements récents de la micro et nano tomographie de rayon X. Ceci permet notamment de « nourrir » les simulateurs de reconstructions expérimentales permettant de développer des calculs de transport moléculaire multiéchelle ou d’aborder les relations transport/structure/poromécanique.