Application du traitement des eaux usées par charbon actif en poudre à base de carbone : préparation et adsorption des composés organiques

Abstract

Cette étude approfondie explore les propriétés optiques non linéaires (NLO) de dérivés de nitrones à travers une approche de chimie computationnelle basée sur la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT). L'objectif principal est d'évaluer le potentiel de ces composés organiques pour des applications en optique non linéaire et d'établir des corrélations entre leur structure moléculaire et leur activité NLO. Le travail est structuré en quatre chapitres. Le Chapitre I introduit les concepts fondamentaux de l'optique non linéaire, les avantages des matériaux organiques NLO, leurs applications, et les critères de sélection des matériaux efficaces, en soulignant l'intérêt des dérivés de nitrones. Le Chapitre II se concentre sur les nitrones elles- mêmes, détaillant leur structure, leur réactivité, leurs propriétés électroniques (notamment la structure push-pull et les orbitales HOMO/LUMO), et leur pertinence pour l'optique non linéaire. Le Chapitre III décrit la méthodologie de calcul employée. Il présente la théorie DFT, les fonctionnelles spécifiques utilisées (B3LYP, CAM-B3LYP, ωB97X-D) pour leur capacité à prédire avec précision les propriétés NLO, ainsi que les bases atomiques. Les méthodes de calcul des propriétés électriques clés — le moment dipolaire (μ), la polarisabilité (α), et les hyperpolarisabilités (β et γ) — sont détaillées. Les logiciels utilisés, à savoir Gaussian pour les calculs quantiques, GaussView et Avogadro pour la construction et la visualisation, et Multiwfn pour l'analyse approfondie de la fonction d'onde, sont également exposés, illustrant un flux de travail computationnel intégré. Le Chapitre IV présente et discute les résultats obtenus. Il débute par l'optimisation géométrique des dérivés de nitrones, suivie de l'analyse des gaps HOMO-LUMO, qui fournissent des informations sur la stabilité et la réactivité électronique. Les calculs des moments dipolaires et des polarisabilités (α) sont ensuite détaillés, révélant l'influence du choix des fonctionnelles DFT. Une attention particulière est portée aux calculs des hyperpolarisabilités (β), où des valeurs significatives sont observées, notamment pour le composé Nit@3, qui surpasse largement l'urée, un composé de référence. Ce chapitre établit une corrélation claire entre la structure moléculaire et l'activité NLO, identifiant les motifs structuraux favorables à des performances optiques non linéaires élevées. Les résultats confirment le grand potentiel des dérivés de nitrones pour le développement de nouveaux matériaux NLO. En conclusion, cette recherche démontre l'efficacité de l'approche computationnelle pour la conception et la caractérisation de matériaux organiques dotés de propriétés optiques non linéaires prometteuses. Les dérivés de nitrones étudiés se révèlent être des candidats intéressants pour des applications technologiques avancées, ouvrant la voie à de futures investigations expérimentales et théoriques.