Bonjour,

1) surfaces nanostructurées et "comblement" des trous.
L'échelle à laquelle on se trouve est largement en dessous des tailles microscopiques (typiquement de l'ordre du micromètre). On se trouve à l'échelle atomique (O,1 nm), voire nanométrique. Dans ces conditions une surface nanostructurée est quasiment parfaite au point de vue géométrique et n'y a pas (ou presque) d'imperfection. Toute l'énergie de surface (ou presque) est consacrée aux liaisons entre les atomes de carbone et par conséquent il n'y a pas d'excès de charges superficielles (positive ou négative). Sans cet excès les dipôles d'eau ne peuvent pas s'adsorber, donc pas "d'adhérence".

2) carbone apolaire : il s'agit effectivement d'une nanostructure. Ce que l'on peut par exemple comparer à un monocristal, exempt de toute imperfection en termes d'arrangement atomique.

3)liaisons hydrogène : la structure géométrique de l'eau en fait une molécule dipolaire ; un "excès" de charge positive côté atomes d'hydrogène, et de charge négative côté oxygène. Que se passe t'il quand une molécule d'eau "voit" une surface ? A son échelle, la surface n'est pas un trait de crayon, mais au contraire le début d'un empilement atomique (ou moléculaire) ; ou plutôt d'un ensemble d'empilements atomiques. La question qui se pose est d'imaginer le comportement des atomes d'extrême surface de cet empilement. Au sein du matériau, les électrons périphériques assurent les liaisons, donc la stabilité de l'empilement. Mais en surface, les électrons périphériques se trouvent dans deux situations extrêmes possibles : soit ils pourront former une "liaison" avec des cations exogènes... ou bien avec l'excès de charge positive d'une molécule d'eau (solvatation, donc liaison de continuité, donc hydrophile) ; soit ils ne le peuvent pas. Dans le cas où ils ne le peuvent pas, deux sous-situations extrêmes sont possibles : soit parce que les électrons d'extrême surface sont entièrement occupés par la solidité des liaisons atomiques tant riveraines que sous-jacentes (nanomatériau, pas d'adsorption, pas de mouillage possible) ; soit parce qu'ils peuvent se délocaliser dans le matériau proprement dit. Et dans ce dernier cas, puisqu'il a délocalisation électronique, cela signifie qu'un excès de charge superficielle positive doit apparaitre. Et pour une molécule d'eau, un tel excès de charge signifie possibilité de s'adsorber par le biais de son atome d'oxygène ; donc de solvater (de mouiller) l'extrême surface ainsi devenue hydrophile.

J'espère avoir été clair dans cette approche phénoménologique. Pour se rendre compte de l'échelle des interactions, se rappeler que l'effet d'un champ électrique varie comme l'inverse de la distance.