Mouvement brownien de rotation - Rotational Brownian motion
Le mouvement brownien de rotation est le changement aléatoire de l'orientation d'une molécule polaire en raison de collisions avec d'autres molécules. C'est un élément important des théories des matériaux diélectriques .
La polarisation d'un matériau diélectrique est une compétition entre les couples dus au champ électrique imposé , qui tendent à aligner les molécules, et les collisions, qui tendent à détruire l'alignement. La théorie du mouvement brownien de rotation permet de calculer le résultat net de ces deux effets concurrents, et de prédire comment la permittivité d'un matériau diélectrique dépend de la force et de la fréquence du champ électrique imposé.
Le mouvement brownien de rotation a été discuté pour la première fois par Peter Debye , qui a appliqué la théorie d' Albert Einstein sur le mouvement brownien de translation à la rotation de molécules ayant des dipôles électriques permanents . Debye a ignoré les effets d'inertie et a supposé que les molécules étaient sphériques, avec un moment dipolaire fixe intrinsèque . Il a dérivé des expressions pour le temps de relaxation diélectrique et pour la permittivité . Ces formules ont été appliquées avec succès à de nombreux matériaux. Cependant, l'expression de Debye pour la permittivité prédit que l'absorption tend vers une valeur constante lorsque la fréquence du champ électrique appliqué devient très grande - le "plateau de Debye". Ceci n'est pas observé; au lieu de cela, l'absorption tend vers un maximum puis diminue avec une fréquence croissante.
La rupture de la théorie de Debye dans ces régimes peut être corrigée en incluant des effets d'inertie; permettre aux molécules d'être non sphériques; y compris les interactions dipôle-dipôle entre les molécules; etc. Ce sont des problèmes très difficiles en termes de calcul et le mouvement brownien de rotation est un sujet de recherche très actuel.
Voir également
Lectures complémentaires
- Peter Debye (1929). Molécules polaires . Douvres.
- James Robert McConnell (1980). Mouvement brownien rotationnel et théorie diélectrique . Presse académique. ISBN 0-12-481850-1.
Références
Liens externes
- Random Walks of Ellipsoids Recherche effectuée à l' Université de Pennsylvanie dans laquelle le mouvement brownien de rotation d'une particule ellipsoïdale isolée a été définitivement mesuré.
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