Aux échelles nanométriques, les effets de surface deviennent évidemment prépondérants. Les effets de friction aux parois jouent un rôle clef qui impacte l’ensemble du transport, fluide, ionique… Ils prennent leur origine dans le frottement moléculaire à l’interface entre le fluide, par exemple l’eau, et la paroi confinante. Ces phénomènes ont fait l’objet d’études expérimentales très pointues, mettant en jeu une variété d’outils spécifiquement développés et qui permettent désormais d’étudier la friction au sein de nanotubes uniques ou de canaux de quelques angströms d’épaisseur. Nous discuterons ces résultats, notamment ceux dans les nanotubes de carbone qui ont suscité un débat considérable dans la littérature.
Dans ce cours, nous introduirons alors systématiquement le cadre théorique permettant de rationaliser les phénomènes de friction interfaciale, d’abord dans un formalisme classique puis quantique. En particulier, cela nous amènera à discuter des couplages qui peuvent émerger entre modes collectifs classiques de l’eau et excitations quantiques au sein du matériau confinant. Cela nous amènera à discuter les conséquences en termes de développement d’une « ingénierie quantique » des flux hydrodynamiques. Les effets du frottement sur le transport seront discutés en regard des résultats expérimentaux, notamment dans le contexte du transport électrocinétique ou des effets mécano-sensibles.
