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Les hétérogénéités dynamiques dans la relaxation de la matière molle vitreuse

Agnès Duri — Laboratoire LCVN (Montpellier) & HASYLAB/DESY (Hambourg, Allemagne)

29 octobre 2007

Comprendre le ralentissement de la dynamique des systèmes hors-équilibre thermodynamique à l ?approche de la transition vitreuse est actuellement une thématique très explorée en matière condensée et en physique statistique. Depuis quelques années, un grand nombre de travaux s ?est concentré en particulier sur le rôle des hétérogénéités dynamiques qui semblent être causées par des réarrangements coopératifs d ?agrégats de particules. De nombreuses simulations ont testé ce concept mais très peu d ?expériences permettent à ce jour d ?accéder à une résolution temporelle et spatiale pourtant nécessaires à la mise en évidence du comportement hétérogène de la dynamique. Dans une première partie, je décrirai la technique de la diffusion de la lumière multispeckle et les méthodes associées qui permettent de satisfaire ces deux conditions. Je présenterai des résultats concernant l ?étude d ?un gel colloïdal fractal fortement attractif. Ces derniers montrent en particulier la dépendance de la dynamique moyenne et de ses fluctuations temporelles avec la longueur sondée d ?une part et une corrélation spatiale de la dynamique à très longue portée d ?autre part. Le mécanisme physique proposé et confirmé à partir d ?un modèle simple de dynamique intermittente est l ?apparition de réarrangements aléatoires dans le temps et dans l ?espace qui se propagent élastiquement dans l ?ensemble matériau. Dans une deuxième partie, je décrirai la technique de la spectroscopie de corrélation de photons X (XPCS, X-ray Photon Correlation Spectroscopy en anglais) qui permet d ?obtenir une résolution temporelle de la dynamique. Je montrerai dans le cas d ?un ferrofluide fortement répulsif que ses fluctuations temporelles de la dynamique sont quant à elles indépendantes de la longueur sondée à cause cette fois-ci de la présence de plusieurs régions dynamiquement indépendantes à l ?intérieur desquelles les mouvements sont coopératifs. J ?expliquerai aussi comment il est possible à partir de mesures d ?XPCS sous incidence rasante d ?avoir une information de la dynamique de surface des systèmes. Les résultats que j ?exposerai se rapportent à l ?étude d ?une suspension concentrée de particules de silice dispersées dans du glycérol. Ces derniers ont en effet confirmé l ?hypothèse actuellement très débattue de la présence d ?une phase vitreuse de surface mise en évidence par une relaxation « comprimée » et ballistique de la dynamique moyenne et ont aussi conduit à une caractérisation complète des hétérogénéités dynamiques en milieu confiné grâce à une analyse statistique des fluctuations temporelles de la dynamique.