Utilisateur:Efcuse/Bac à sable

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Divers[modifier | modifier le code]

Maison d'Acquigny

Abbaye du Bec[modifier | modifier le code]

Abbaye du Bec

A VERIFIER

Le futur Pape Alexandre II ainsi que de nombreux évêques sont issus de l'école du Bec^[1].

Le village de Tooting Bec^[2], aujourd'hui dans la banlieue londonienne, tient son nom de ce que l'abbaye en possédait les terrains^[1].

La bibliothèque de l'abbaye abrite, entre autres, 5 000 ouvrages sur l'anglicanisme provenant du dépôt de l'évêque John Graham^[1].

Stand–by[modifier | modifier le code]

Alphabet Morse

Je parle le morse

Alphabet morse

Je parle le morse.

Stand–by

Chercher liens rouges sur Thermophorèse.

Tout ou partie de cet article est issu de la traduction de l'article sous licence CC-BY-SA « (en) Field flow fractionation » dans sa version du 10 mars 2013.

Consultez l'historique de la page originale pour connaître la liste de ses auteurs.

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Field flow fractionation » (voir la liste des auteurs).

Le fractionnement champ-débit (ou FFF de l'anglais Field-flow fractionation) est une technique de séparation dans laquelle un champ est appliqué à une suspension fluide ou à une solution. Le fluide est injecté dans un tube long et étroit, perpendiculaire à la direction du flux, pour permettre la séparation des particules en suspension dans le fluide, selon leurs différentes « mobilités » lorsqu'elles sont soumises à la force exercée par le champ. Cette méthode a été inventée et décrite pour la première fois par J. Calvin Giddings^[3]. Le FFF se distingue des autres méthodes car il est capable de séparer des substances avec des tailles de particules colloïdales très différentes tout en conservant une haute résolution. Cependant, bien que le FFF soit très polyvalent il n'existe pas de méthode capable de convenir à toutes les tailles de particules existantes.

Dans le fractionnement champ-débit, le champ peut se présenter sous forme d'un flux soit asymétrique à travers une membrane hémiperméable, soit gravitationnel, soit centrifuge, soit selon un gradient thermiquegradient thermique, ou électrique, ou magnétique, etc. Dans tous les cas la séparation vient des différences de mobilité des particules (électrophorétique lorsque le champ est provoqué par un courant continu perpendiculaire à l'écoulement) soumises aux forces du champ, qui s'équilibrent avec les forces de diffusion : le profil parabolique présenté par un écoulement laminaire détermine la vélocité d'une particule déterminée en fonction de sa position d'équilibre par rapport aux parois du tube. Le rapport entre la vélocité d'une particule particulière et la vélocité moyenne du fluide est appelé « ratio de rétention ».

Principes fondamentaux[modifier | modifier le code]

Le fractionnement champ-débit est fondé sur l'observation d'un écoulement laminaire de particules en solution. Les différents éléments de l'échantillon vont changer de niveaux ou modifier leurs vitesses selon leurs tailles et leurs masses. Ces éléments se déplaçant à des vitesses différentes, on observera bien une séparation. Pour expliquer les choses simplement, la séparation de l'échantillon a lieu dans un tube très fin — ressemblant un peu à un ruban — en présence d'un flux entrant et d'un champ perpendiculaire à ce flux. Le flux entrant est formé par le liquide de la solution qui est pompé vers l'entrée du tube en créant un profil d'écoulement parabolique et qui propulse l'échantillon vers la sortie du tube.

Rapprochons la force $F$ du temps de rétention $t_{r}$ .
La relation entre la force de séparation du champ et le temps de rétention peut être illustrée de la façon suivante. Prenons deux populations de particules à l'intérieur du tube de FFF. Le champ transversal entraîne les deux populations et les force à s'accumuler sur la paroi opposée. Mais, en même temps, la diffusion naturelle des particules, ou le mouvement brownien, vient s'opposer à cette accumulation ce qui produit une réaction.
Lorsque ces deux processus de transport atteignent leur équilibre, la concentration $c$ des particules, selon leur élévation par rapport à la paroi contre laquelle elles s'accumulent, est proche d'une fonction exponentielle comme le montre l'équation :

c=c_{0}\exp(-x/l)

$l$ représente l'élévation caractéristique du nuage de particules. Ceci ne décrit la hauteur qu'un groupe de particules peut occuper à l'intérieur du tube que si la valeur de $l$ est différente pour chaque groupe après séparation.
Le $l$ de chaque composant peut être relié à la force appliquée à chaque particule individuellement :

l=kT/F

Où $k$ est la constante de Boltzmann, $T$ la pression absolue et $F$ la force exercée individuellement sur une particule par le flux transversal. Ceci montre à quel point la valeur l'élévation caractéristique est inversement proportionnelle à la force appliquée. Par conséquent $F$ contrôle le processus, ce qui permet d'optimiser la séparation en faisant varier la puissance du champ de séparation.
La vélocité $V$ d'un nuage de molécules est tout simplement la vélocité moyenne d'une distribution exponentielle intégrée dans un flux au profil parabolique.
Le temps de rétention $t_{r}$ peut s'écrire :

t_{r}=L/V

Où $L$ est la longueur du tube. D'où, le temps de rétention peut également s'écrire :

{\frac {t_{r}}{t^{o}}}={\frac {w}{6l}}\left[\coth \left({\frac {w}{2l}}-{\frac {2l}{w}}\right)\right]^{-1}

Où $t^{o}$ est le temps d'annulation (ce qui revient à utiliser un traceur sans retenue) et $w$ est l'épaisseur de l'échantillon. En remplaçant $l$ par $kT/F$ on représente le temps de rétention en fonction de la force transversale appliquée.

{\frac {t_{r}}{t^{o}}}={\frac {Fw}{6\,kT}}\left[\coth \left({\frac {Fw}{2\,kT}}-{\frac {2\,kT}{Fw}}\right)\right]^{-1}

Pour que l'opération soit efficace, la valeur $w$ de l'épaisseur du tube doit être très grande devant $l$ . Lorsque c'est le cas, le terme entre parenthèses tend vers 1 et cette dernière équation peut s'approximer en :

t_{r}={\frac {w}{6l}}={\frac {Fw}{6\,kT}}

On voit ainsi que $t_{r}$ est presque proportionnel à $F$ . La séparation des bandes de particules X et Y, représentée par la variation finie Δ $t_{r}$ de leur temps de rétention n'est possible que si la différence Δ $F$ de leurs forces respectives est suffisante. Il faut une différence 10 à 16 N (newtons) pour que cette condition soit réalisée. Les valeurs de $F$ et de Δ $F$ dépendent des propriétés de la particule, de la force du champ et du type de champ. Ceci permet d'adapter cette technique aux cas particuliers, ce qui lui confère une bonne polyvalence.
De nombreuses formes de FFF dérivent de la technique d'origine et s'en distinguent par la nature de la force de séparation ainsi que par la plage des tailles de particules pour laquelle ils ont été conçues.

Fractogramme[modifier | modifier le code]

Il s'agit d'une courbe représentant le signal détecté par rapport au temps, provenant d'un fractionnement champ-débit de différentes substances contenues dans un fluide que l'on sépare selon leurs vitesses d'écoulement grâce à l'application d'une action extérieure comme un flux, une centrifugation, un champ électrique ou thermique.

Souvent ces substances se présentent sous forme de particules en suspension, au départ, dans un faible volume de liquide tampon et envoyées dans le tube de fractionnement. Les différences de vitesses des différentes particules peuvent être dues à leur taille, à leur masse et/ou à leur distance par rapport aux parois du tube dans le cas d'un flux à vitesse non-uniforme. La présence de différentes espèces dans un échantillon peut donc être mise en évidence par l'observation d'une propriété commune à l'extrémité distale du tube et par le fractogramme qui en résulte indiquant la présence des différentes espèces par des pics dus à leur propriétés physico-chimiques et apparaissant au fur et à mesure de l'arrivée de chaque espèce au bout du tube.

Dans le cas d'une FFF électrique, c'est un champ électrique qui agit sur la vitesse en contrôlant la position par rapport aux bords du tube de chaque espèce chargée (dotée d'une mobilité électrophorétique) ou polarisée (étant en sustentation dans un champ non-uniforme) placée dans un tube capillaire avec une vitesse de flux à profil hydrodynamique parabolique, de cette manière la vitesse du fluide pompé est maximale au milieu du tube et décroit de façon monotone jusqu'à un minimum de zéro au contact des parois^[4].

Forms of FFF[modifier | modifier le code]

Most techniques available today are advances on those originally created by Prof. Giddings nearly 4 decades ago.

Flow FFF[modifier | modifier le code]

Of these techniques Flow FFF was the first to be offered commercially . Flow FFF separates particles based on size, independent of density and can measure macromolecules in the range of 1 nm to 1 µm. In this respect it is the most sensitive FFF technique available. The cross flow in Flow FFF enters through a porous frit at the top of the channel, exiting through a semi-permeable membrane outlet frit on the accumulation wall (i.e. the bottom wall) .

Asymmetric Flow FFF (AF4)[modifier | modifier le code]

Asymmetric FFF (AF4), on the other hand, has only one semi-permeable membrane on the bottom wall of the channel. The cross flow is, therefore, created by the carrier liquid exiting the bottom of the channel. This offers an extremely gentle separation and an “ultra-broad” separation range. High Temperature Asymmetric Flow Field-Flow Fractionation is the most advanced technology for the separation of high and ultra-high molar mass polymers, macromolecules and nanoparticles in the size range .

Thermal FFF[modifier | modifier le code]

Thermal FFF, as the name suggests, establishes a separation force by applying a temperature gradient to the channel. The top channel wall is heated and the bottom wall is cooled driving polymers and particles towards the cold wall by thermal diffusion. Thermal FFF was developed as a technique for separating synthetic polymers in organic solvents. Thermal FFF is unique amongst FFF techniques in that it can separate macromolecules by both molar mass and chemical composition, allowing for the separation of polymer fractions with the same molecular weight. Today this technique is ideally suited for the characterization of polymers, gels and nanoparticles .

Split Flow Thin Cell Fractionation (SPLITT)[modifier | modifier le code]

Splitt Flow Thin Cell Fractionation (SPLITT) is a special preparative FFF technique, using gravity for separation of µm-sized particles on a continuous basis. SPLITT is performed by pumping the sample containing liquid into the top inlet at the start of the channel, whilst simultaneously pumping a carrier liquid into the bottom inlet. By controlling the flow rate ratios of the two inlet streams and two outlet streams, the separation can be controlled and the sample separated into two distinct sized fractions. The use of gravity alone as the separating force makes SPLITT the least sensitive FFF technique, limited to particles above 1 µm .

Centrifugal FFF[modifier | modifier le code]

With further developments in sedimentation FFF, this has led to the development of a new technique, centrifugal FFF, wherein the separation field is supplied via a centrifugal force. The channel takes the form of a ring, which spins at 4900 rpm. The flow and sample are pumped into the chamber and the mixture is centrifuged, allowing the operator to resolve the particles by size and density. The advantage of centrifugal FFF lies in the broad range of samples and high resolution that can be achieved by varying the speed and force applied.

The unique advantage presented by centrifugal FFF comes from the techniques capability for high resolution. The first commercial centrifugal FFF instrument was introduced by Postnova Analytics is the CF2000, incorporating the unique feature of separating particles by dynamic diffusion on the basis of both particle size and density. This allows for the separation of particles with only a 5% difference in size. Centrifugal FFF has the advantage that molecules can be separated by particle density, rather than just particle size. In this instance, two identically sized gold and silver nanoparticles can be separated into two peaks, according to differences in density in the gold and silver nanoparticles, separated with the Centrifugal FFF Postnova CF2000 instrument with the detection by Dynamic Light Scattering (DLS).

In AF4 separations, the ratio of mass to time is 1:1. With the addition of the third parameter of density to Centrifugal Fractionation, this produces a ratio more akin to mass:time to the power of three. This results in a significantly larger distinction between peaks and result in a greatly improved resolution. This can be particularly useful for novel products, such as composite materials and coated polymers containing nanoparticles, particles which may not vary in size but do vary in density. In this way two identically sized particles can still be separated into two peaks, providing that the density is different.

All these FFF forms are available by [Postnova Analytics http://www.postnova.com/fff-systems.html]

References[modifier | modifier le code]

↑ ^{a b et c} (en)Voir l'article Bec Abbey de la Wikipedia anglophone.
↑ (en)Voir aussi l'article Tooting Bec de la Wikipedia anglophone.
↑ (en) Giddings, JC, FJ Yang, and MN Myers. “Flow Field-Flow Fractionation: a versatile new separation method” (Le fractionnement champ-débit : une méthode de séparation nouvelle et polyvalente). Science 193.4259 (1976): 1244-1245.
↑ (en) Marc Madou, Fundamentals of Microfabrication, USA, CRC, 2001, 565–571 p. (ISBN 0-8493-0826-7)

External links[modifier | modifier le code]

{{DEFAULTSORT:Field Flow Fractionation}} [[Category:Laboratory techniques]] [[Category:Chemical processes]] [[Category:Diagrams| ]] [[Category:Charts| ]]

[Bec_Abbey-1] {a b et c} (en)Voir l'article Bec Abbey de la Wikipedia anglophone.

[2] (en)Voir aussi l'article Tooting Bec de la Wikipedia anglophone.

[3] (en) Giddings, JC, FJ Yang, and MN Myers. “Flow Field-Flow Fractionation: a versatile new separation method” (Le fractionnement champ-débit : une méthode de séparation nouvelle et polyvalente). Science 193.4259 (1976): 1244-1245.

[4] (en) Marc Madou, Fundamentals of Microfabrication, USA, CRC, 2001, 565–571 p. (ISBN 0-8493-0826-7)

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