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Fluctuations de surface de suspensions colloïdales vitreuses

Christian Frétigny, François Lequeux, Victor Romero et Laurence Talini

Les systèmes dans un état proche de l’état vitreux évoluent avec le temps, ils « vieillissent ». La dynamique de vieillissement est hétérogène, à la fois d’un point vue spatial (des régions où la dynamique est lente coexistent avec des régions où la dynamique est plus rapide) et temporel (des périodes relativement calmes sont entrecoupées de périodes d’intense activité). Les hétérogénéités dynamiques ne sont pas prévues par la plupart des modèles décrivant la transition vitreuse, et les peu nombreuses caractérisations expérimentales les concernant ne permettent pas encore d’avoir une vision claire des échelles de temps et de taille qui leur sont associées. Des données expérimentales supplémentaires sont donc nécessaires, qui permettront d’élucider les mécanismes physiques en jeu et de contribuer ainsi à une meilleure compréhension des phénomènes liés à la transition vitreuse.
Nous nous intéressons à des systèmes dans lesquels les échelles de taille sont plus facilement accessibles que dans d’autres types de verres : des phases colloïdales vitreuses. Nous avons mis en évidence une dynamique de vieillissement intermittente dans une suspension colloïdale vitreuse en mesurant les fluctuations thermiques de sa surface libre. La technique expérimentale consiste à mesurer les fluctuations de position d’un faisceau laser réfléchi sur la surface libre, fluctuations qui reflètent celles de la pente locale de la surface.

 
Aux grands temps de vieillissement, des bouffées d’activité sont observées dans les fluctuations de la surface induites par l’agitation thermique, ce qui se traduit par des distributions non gaussiennes des valeurs mesurées. Les événements correspondant à ces bouffées, qui sont des sortes de secousses de la surface, induisent de grandes variations de la pente locale de la surface, et ce à des échelles de taille supérieure à celle du faisceau (60µm).

Ces événements ne sont pas corrélés entre eux mais la surface garde d’eux une mémoire à court terme, qui se traduit par la présence de deux bosses dans la distribution des différences de pente de la surface avant et après un événement. Ces bosses impliquent qu’une secousse favorise une forte variation de la pente locale de la surface libre.
Nous développons actuellement un dispositif à deux faisceaux, qui nous permettra de mesurer les échelles de taille des hétérogénéités dynamiques.

 



Publications

  • Slow dynamics and intermittent quakes in soft glassy systems, T. Kajiya, T. Narita, V. Schmitt, F. Lequeux and L, Talini, Soft Matter 9, 11129 (2013).
    reprint
  • Two beam surface fluctuation specular reflection spectroscopy. A. Raudsepp, C. Frétigny, F. Lequeux, L. Talini, Rev. Sci. Instrum. 83, 013111 (2012).
  • Surface fluctuations of an aging colloidal suspension : evidence for intermittent quakes. A. Mamane, C. Frétigny, F. Lequeux, L. Talini, EPL 88, 58002 (2009).