Innovation technologique Liliane Bettencourt (2022-2023) - Lydéric Bocquet Collège de France Année 2022-2023 05 - La mécanique moléculaire des fluides – Un champ d'innovation pour l'eau et l'énergie : Appariement ionique, effet Wien, transition de Kosterliz-Thouless et effets neuromorphiques : vers l'iontronique Dans ce cours, nous explorerons la physique de l'appariement de Bjerrum et ses différentes conséquences sur le transport ionique hors de l'équilibre et le développement de fonctionnalités neuromorphiques. Sous l'effet de l'interaction électrostatique, les ions de signes opposés peuvent former des paires, dites paires de Bjerrum. La physique de cet appariement est extrêmement riche. La formation et la nature des paires de Bjerrum dépendent crucialement de la dimension et du confinement. Le cas bidimensionnel est très particulier de ce point de vue, car la nature des interactions électrostatiques induit une transition isolant-conducteur de type Kosterlitz-Thouless. L'appariement a alors des conséquences drastiques sur le transport hors équilibre sous l'action d'un champ électrique : au-delà d'un champ seuil, les paires peuvent se casser et devenir conductrices. C'est le phénomène de Wien, initialement discuté par Onsager dans les électrolytes faibles. Dans le transport sous champ électrique au travers de nanopores, ce phénomène induit des signatures de type « voltage-gated » qui ont été mises en évidence dans divers systèmes expérimentaux.