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Marie Plazanet

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Chargée de recherche CNRS depuis 2009
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Water Transport in Soft ConfinemenT

ANR TWIST 2018-2021

Offre de thèse (début 10/2018)

Ce projet vise à établir un cadre permettant de prédire le transport de l’eau dans les matériaux poreux élastiques. Les matériaux “mous” mettent en effet en jeu plusieurs facteurs qui influencent le transport dans leur nano-canaux : les hétérogénéités en terme d’hydrophobicité/hydrophilicité de la surface confinante, la surface mal définie due à la pénétration plus ou moins profonde de l’eau dans la matrice, et les déformations ou effets mécaniques tels que le gonflement qui sont propres à la nature molle de la matrice et dépendent de l’état thermodynamique µ(T,P) de l’eau confinée. Une description pertinente du transport de l’eau en milieu confiné mous doit donc considérer les effets d’adsorption et de confinement, les mécanismes microscopiques de diffusion ainsi que les déformations locales et globales de la matrice. Nous proposons ici de développer un cadre complet pour décrire le transport de l’eau à toutes les échelles en matrice molle tenant compte des couplages entre l’adsorption et les déformations.
Notre stratégie combine des techniques expérimentales bien établies, la simulation numérique à l’échelle moléculaire et des outils théoriques. Par une approche multi-échelle, nous approfondirons nos connaissances des mécanismes fondamentaux du transport, et en particulier le rôle de chaque échelle (du nanomètre à l’échelle macroscopique) affecte le transport. Le programme expérimental est basé sur la complémentarité des échelles spatiales et temporelles couvertes par la diffusion de neutrons et de rayons-X (échelle microscopique), la RMN (échelle mésoscopique) et les mesures de perméance macroscopiques. La description théorique fait appel à la mécanique statistique et la dynamique moléculaire. Nous cherchons à établir une double relation structure/propriété permettant de décrire le couplage entre transport et mécanique à partir de paramètres structuraux communs de la membrane (porosité, aire de surface, taille de pores).

Formation et stabilité des gels moléculaire

Physicals gels formed by small organic gelators find applications in diverse domains, although the understanding of their formation and stability severely limits their practical use. We therefore undertook the study of a small amphiphilic gelator in various solvents as model system, with the aim of characterizing both structural and dynamical aspects involved in the gel phase stability. The investigations are based on quasi-elastic neutron scattering in order to provide a quantitative description of the relaxation process of both gel components.

Techniques expérimentales

Spectroscopie par réseaux transitoires
La spectroscopie transitoire est une technique spectroscopique optique non linéaire pompe-sonde. Un réseau d’indice transitoire est photo-induit sur l’échantillon par l’interférence de deux impulsions de pompe, et sondé par diffraction du faisceau de sonde. L’intensité de diffraction résolue en temps reflète les modes de relaxation de l’échantillon jusqu’à l’équilibre. Une détection hétérodyne permet une grande amélioration du signal avec une séparation des parties réelles et imaginaires de l’indice de réfraction. En matière douce, loin de toute résonance, la technique fournit en une seule donnée les oscillations acoustiques amorties se produisant à des temps courts, la dynamique masse / densité et la diffusion thermique.

Diffusion neutronique
Diffusion quasi-élastique (QENS), diffusion inélastique (INS), mais aussi diffusion aux petits angles (SANS) et diffraction.

Présidente de la Société Francaise de Neutronique depuis septembre 2016.

Publications

Marie Plazanet 7th April 2018

Publications

international journals with peer review

1. M. Verezhak, E. F. Rauch, M. Veron, C. Lancelon-Pin, J.-L. Putaux, M. Plazanet and A. Gourrier, Ultrafine heat-induced structural perturbations of bone mineral at the individual nanocrystal level, Acta. Biomat., in press.
2. A. Gourrier, C. Chadefaux, E. Lemaitre, L. Bellot-Gurlet, M. Reynolds, M. Burghammer, M. Plazanet, G. Boivin, D. Farlay, O. Bunk and I. Reiche, Nanoscale modifications in the early heating stages of bone are heterogeneous at the microstructural scale, PLoS ONE 12(4) : e0176179.
3. R. Lozada-Garcia, D. Mu, M. Plazanet and P. Çarçabal, Molecular gels in the gas phase : gelator-gelator and gelator- solvant interactions probed by vibrational spectroscopy, Phys. Chem. Chem. Phys. 18 (2016), 22100-22107.
4. M. Plazanet, R. Torre and F. Sacchetti, Confinement, entropic effects and hydrogen bond network fluctuations of water in Nafion membrane, J. Mol. Liquids (2016) pp. 1161-1164.
5. D. Russo, M. Plazanet, J. Teixeira, M. Moulin,M. Härtlein, F. R. Wurm and T. Steinbach, Polymer-protein conjugates relaxation dynamics : polymer solvation enhances the overall protein flexibility, Biomacromol. 17 (2016), 141−147 and cover.
6. I. Morfin, S. Spagnoli, C. Rambaud, S. Longeville and M. Plazanet, Behaviour of a solvent trapped in a physical molecular gel, Phil. Mag. (2016) pp. 809-815.
7. S. Spagnoli, I. Morfin, M. Gonzalez, P. Çarçabal and M. Plazanet, Solvent contribution to the stability of a physical gel characterised by quasi-elastic neutron scattering, Langmuir 31 (2015), 2554−2560.
8. M. Plazanet, F. Sacchetti, C. Petrillo, B. Demé, P. Bartolini and R. Torre, Water in a polymeric electrolyte membrane : Sorption/desorption and freezing phenomena, J. Memb. Sci., 453 (2014) 419–424.
9. S. Fujiwara, M. Plazanet, T. Oda, Coupling of the hydration water dynamics and the internal dynamics of actin detected by quasielastic neutron scattering, Biochem. Biophys. Res. Com., 431 (2013), 542-546.
10. M. Plazanet, H. Schober and C. A. Angell, Anharmonicity of quasi1lattice modes in glass and super-fragile liquid states of decahydroisoqinoline,C9H17N, J. Chem . Phys. 136 (2012),136101.
11. H.-F. Yuan, T. Xia, M. Plazanet and M. Orrit, Crystallite Nucleation in Supercooled Glycerol Near the Glass Transition, J. Chem. Phys. Comm.,136 (2012), 041102.
12. S. Fujiwara, M. Plazanet, F. Matsumoto and T. Oda, Internal motions of actin characterized by quasi-elastic neutron scattering, Eur. Biophys. J 40 (2011), 661-671.
13. D. I. Kolokolov, H. Jobic, A. G. Stepanov, M. Plazanet, M. Zbiri, J. Ollivier,V. Guillerm, T. Devic, C. Serre and G. Férey, Comparison of the dynamics of MIL-53(Cr) and MIL-47(V) frameworks using neutron scattering and DFT methods, Eur. J. Phys, 189 (2010), 263-272.
14. M. Plazanet, P. Bartolini, C. Sangregorio, R. Torre and H.P. Trommsdorff, Inverse freezing in binary mixtures of α-Cyclodextrin and 4-methyl pyridine, PCCP, 12 (2010), 7026-7031.
15. DI. Kolokolov, AG. Stepanov, IS. Glaznev, YI. Aristov, M. Plazanet and H. Jobic, Water dynamics in bulk and dispersed silica CaCl2 hydrates studied by neutron scattering methods, Microporous and Mesoporous Materials 125 (2009), 46-50.
16. S. Eibl, A. Fitch, M. Brunelli, AD. Evans, P. Pattison, M. Plazanet, MR. Johnson, C. Alba-Simionesco, H. Schober, trans-Decahydronaphthalene (decalin) from powder diffraction data, Acta Cryst. C 65 (2009), o278.
17. M. Plazanet, P. Bartolini, R. Torre, C. Petrillo and F. Sacchetti, Structure and acoustic properties of hydrated Nafion membranes, J. Phys. Chem. B, 113 (2009), 10121.
18. M. Plazanet, M.R. Johnson and H.P. Trommsdorff, Comment on “Phase diagram of a solution undergoing inverse melting", Phys. Rev E 79 (2009) 053501.
19. W. Paulus, H. Schober, S. Eibl, M.R. Johnson, T. Berthier, O. Hernandez, M. Ceretti, M. Plazanet, K Conder and C. Lamberti, Lattice Dynamics to Trigger Low Temperature Oxygen Mobility in Solid Oxide Ion Conductors, JACS 130 (2008), 16080-16085.
20. M. Plazanet and H. Schober, Anharmonicity in a fragile glass-former probed by inelastic neutron scattering, Phys. Chem. Chem. Phys., 10 (2008), 5723-5729.
21. S. Fujiwara, M. Plazanet, F.Matsumoto, and T. Oda, Differences in internal dynamics of Actin under different structural states detected by neutron scattering, Biophys. J, 94 (2008), 4880 - 4889.
22. K. Wood, M. Plazanet, F. Gabel, B. Kessler, D. Oesterhelt, G. Zaccai and M. Weik, Dynamics of hydration water in deuterated purple membranes explored by elastic incoherent neutron scattering, Eur. Biophys. J., 37 (2008), 619-626.
23. K. Wood, C. Caronna, P. Fouquet, W. Haussler, F. Natali, J. Ollivier, A. Orecchini, M. Plazanet and G. Zaccai, A benchmark for protein dynamics : Ribonuclease A measured by neutron scattering in a large wavevector-energy transfer range, Chem. Phys., 345 (2008), 305-314.
24. G. Schirò, M. Sclafani, C. Caronna, F. Natali, M. Plazanet and A. Cupane, Dynamics of Myoglobin in confinement : an elastic and quasi elastic neutron scattering study, Chem. Phys., 345 (2008), 259-266.
25. K. Wood, M. Plazanet, F. Gabel, B. Kessler, D. Oesterhelt, D.J. Tobias, G. Zaccai and M. Weik, Coupling of proteins and hydration-water dynamics in biological membranes, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 107 (2007), 18049-18054.
26. M.D. Ruiz-Martin, M. Jimenez-Ruiz, M. Plazanet, F.J. Bermejo, R. Fernandez-Perea, C. Cabrillo, Microscopic dynamics in molten Ni : Experimental scrutiny of embedded-atom-potential simulations, Phys. Rev. B 75 (22), (2007), 224202.
27. L. J. Michot, A. Delville, B. Humbert, M. Plazanet and P. Levitz, Diffusion of Water in a Synthetic Clay with Tetrahedral Charges by Combined Neutron Time of Flight Measurements and Molecular Dynamics Simulations, J. Phys. Chem. C, 111(27), (2007), 9818-9831.
28. M. Plazanet, P. Bartolini, A. Taschin and R. Torre, Low temperature supercooled phase of the α-Cyclodextrin:4-methyl pyridine:water mixture, J. Phys. : Condens. Matter 19 (2007), 205108.
29. M. Plazanet, M. Dean, M. Merlini, A. Hüller, H. Emerich, C. Meneghini, M. R. Johnson, and H. P. Trommsdorff, Crystallization on Heating and Complex Phase Behavior of α-Cyclodextrin Solutions, J. Chem. Phys., 125, 154504 (2006).
30. M. Plazanet, M.R. Johnson, R. Schweins and H.P. Trommsdorff, Inverse freezing in α-cyclodextrin solutions probed by quasi elastic neutron scattering, Chem. Phys., 331 (2006), 35-41.
31. M. Plazanet, I. Glaznev, A. G. Stepanov, Yu. I. Aristov, H. Jobic, Dynamics of hydration water in CaCl2 complexes, Chem. Phys. Let. 419 (2006) 111-114.
32. M. Plazanet, A. Béraud, M.R. Johnson, M. Krisch and H.P. Trommsdorff, Probing vibrational excitations in molecular crystals by inelastic scattering : from neutrons to X-rays, Chem. Phys. 317/2-3 (2005), 153-158.
33. M. Plazanet, F. Fontaine-Vive, K. H. Gardner, V. T. Forsyth, A. Ivanov, A. J. Ramirez-Cuesta and M. R. Johnson, Neutron vibrational spectroscopy gives new insights into the structure of poly (p-phenylene terepthalamide), a model -sheet compound, JACS, 127 (2005), 6672-6678.
34. M.S. Appavou, G. Gibrat, M.C. Bellissent-Funel, M. Plazanet, J. Pieper, A. Buchsteiner, B. Annighofer, Influence of a medium pressure on structure and dynamics of a PBTI protein, J. Phys. : Cond. Mat. 17 (2005), S3093-S3099.
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36. M. Prager, J. Baumert, W. Press, M. Plazanet, J. S. Tse, D. D. Klug, Adsorption sites and rotational tunneling of methyl groups in cubic I methyl fluoride water clathrate, PCCP., 6 (2005), 1228-1234.
37. M. Plazanet, C. Floare, M.R. Johnson, R. Schweins, and H.P. Trommsdorff, Freezing on heating of liquid solutions, J. Chem. Phys. 121, 11 (2004), 5031-5034.
38. S.Carretta, P. Santini, G. Amoretti, T. Guidi, R. Caciuffo, A. Candini, A. Cornia, D. Gatteschi, M. Plazanet, J.A. Stride, Intra-and inter-multiplet magnetic excitations in a novel tetrairon(III)molecular cluster, Phys. Rev. B 70, 1 (2004).
39. M.A. Neumann, M. Plazanet, M.R. Johnson, and H.P. Trommsdorff, Rotation-libration and rotor-rotor coupling in 4-methylpyridine, J. Chem. Phys. 120 (4) (2004), 885-897.
40. O. Hernandez, A. Cousson, M. Plazanet, M Nierlich and J. Meinnel, The low-temperature phase of 1,3-dibromo-2,4,6-trimethylbenzene : a single crystal neutron diffraction study at 120 and 14K, Acta Cryst C 59 (2003), o445-o450.
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43. M. Plazanet, A. Geis, M.R. Johnson and H.P. Trommsdorff, Tunnelling systems in molecular crystals : studies by optical spectroscopy and neutron scattering, J. Lumin. 98,1-4 (2002), 197-205.
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46. M. Plazanet, N. Fukushima, M.R. Johnson, A.J. Horsewill and H.P. Trommsdorff, The vibrational spectrum of crystalline benzoic acid : inelastic neutron scattering and DFT calculations, J. Chem. Phys. 115, 7 (2001), 3241-3248.
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48. M. Plazanet, M.R. Johnson, J.D. Gale, T. Yildirim, G.J. Kearley, H.P. Trommsdorff, M.T. Fernández-Díaz, D. Sánchez-Portal, E. Artacho, J.M. Soler, P. Ordejón and A. Garcia, The structure and dynamics of crystalline durene by neutron scattering and numerical modelling using density functional methods, Chem. Phys. 261 (2000), 189-203.
49. M. Plazanet, M.A. Neumann, H.P. Trommsdorff , Methyl group rotational tunnelling in vibrational spectra of crystals at low temperatures, Chem. Phys. Let. 320 (2000), 651-657.

Book chapter, edition

50. MR Johnson, N. Malikova and M. Plazanet (Eds.), Neutrons and Simulations, EDP Science, DOI : 10.1051/sfn/201112000.
51. I. Bihannic, A. Delville, B. Demé, M. Plazanet, F. Villiéras, L.J. Michot, Clay swelling : new insights from neutron based techniques, "Neutron Scattering and its applications in Earth, Energy, and Environmental Sciences", Ed. By L. Liang, R. Rinaldi, H. Schober, Springer (2008).

Conference proceedings and internal publications

52. T. Matsuo, F. Natali, M. Plazanet, G. Zaccai and S. Fujiwara, Dynamics of cardiomyopathy-causing mutant of troponin measured by neutron scattering, J. Phys. Soc. Jpn, 82 (2013) SA020:1-5.
53. M. Plazanet, R. Schweins, P. Lindner et H.P. Trommsdorff, Mesures SANS sous saut de pression résolues en temps, J. Physique IV, 130 (2005), 81-84.
54. M. Plazanet, M.R. Johnson, H.P. Trommsdorff, From high resolution spectroscopy to the modeling of Potential Energy Surface, Optics and Spectroscopy 98 (5) (2005), 692-698.
55. J. Ollivier, M. Plazanet, H. Schober, J.C. Cook, First results with the upgraded IN5 disk chopper cold time-of-flight spectrometer, Physica B (2004) 350 (1-3), 173-177.
56. J. Meinnel, A. Cousson, F. Boudjada, M. Plazanet, M. Mani, Delocalization of Methyl Groups Protons or Deuterons in Molecular Compounds, J. of Low Temp. Phys. 122 (2001), 257-263
57. M. Plazanet, M.R. Johnson, G.J. Kearley, Single molecule dynamics in a molecular cluster – semi empirical approach, Physica B 276-278 (2000), 228-229.
58. M.A. Neumann, M. Plazanet, M.R. Johnson, Rotation-precession and rotor-rotor coupling in 4-methyl-pyridine, AIP-Conference-Proceedings. no.479, (1999), 212-16.
59. P.L. Baldeck, Y. Morel, M. Plazanet, P. Feneyrou, C. Andraud, T. Brotin, C. Nguefack, A. Collet, J.F. Nicoud, A. Ibanez, Optical limiting properties of organic nonlinear crystals, Proc. of the SPIE, The-International-Society-for-Optical-Engineering. vol.3147 ; (1997), 112-117.
60. M Plazanet, A Beraud, M Johnson, M Krisch, HP Trommsdorff, Probing Vibrational Excitations in Molecular Crystals by Inelastic X-ray Scattering, ESRF Spotlight on science (2005), http://www.esrf.eu/news/spotlight/spotlight16IXS/index_html/.
61. M. Plazanet, R. Schweins, M.R. Johnson, C. Floare and H.P. Trommsdorff, Freezing on heating of liquid solutions, scientific highlights, ILL annual report (2004), 44-45.
62. M. Plazanet, M.R. Johnson, T. Forsyth, A. Ivanov, J. Stride and K. Gardner, Vibrational Spectroscopy on oriented fibres, a model of β-sheet compound, scientific highlights, ILL annual report (2002), 86-87.
63. M. Plazanet, N. Fukushima, M.R. Johnson, A.J. Horsewill and H-P. Trommsdorff, Accurate determination of the potential energy surface for crystalline benzoic acid, Proceedings of the ILL Millenium Symposium (2001), 108.