Vieillissement des systèmes vitreux et rapport fluctuation-dissipation

par Ludovic Bellon

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Sergio Ciliberto.


  • Résumé

    Ce travail propose une étude expérimentale au niveau fondamental du vieillissement des matériaux vitreux, en vue de valider les approches théoriques récentes sur le sujet. Dans un premier chapitre, nous introduisons ces nouveaux concepts : basés sur l'analogie verre de spin - verre structuraux, ils définissent la température effective Teff de ces systèmes faiblement mais durablement hors d'équilibre. Cette observable se mesure via le rapport fluctuation dissipation d'un tel système. Le second chapitre est consacré à l'étude de l'effet rajeunissement-mémoire dans un polymère, le poly(methyl methacrylate) (PMMA). En s'inspirant d'expériences sur les verres de spins, nous démontrons une analogie de comportement forte sur des effets fins entre ces systèmes très différents. Une interprétation théorique en terme de paysage d'énergie hiérarchique permet de rendre compte de ces propriétés communes. Cette similitude fait du PMMA un bon candidat pour une étude du rapport fluctuation dissipation, introduite dans un troisième chapitre. Notre approche du problème, basée sur la mesure des propriétés électriques, est soigneusement analysée pour déterminer précisément les barres d'erreurs. Nous démontrons ainsi la nécessité d'améliorer le rapport signal sur bruit de notre expérience avant de tirer des conclusions. Dans les deux derniers chapitres, nous étudions un verre colloïdal : la Laponite. La mesure de Teff à l'aide des propriétés électriques de ce système, en suivant le protocole du troisième chapitre, met cette fois en évidence une nette violation du théorème fluctuation dissipation, en accord avec les théories récentes sur le vieillissement. Pour tester le caractère intrinsèque de cette température effective, nous en proposons finalement une seconde détermination à l'aide des propriétés rhéologiques du matériau. Un rhéomètre ultra-sensible est ainsi conçu, et les résultats préliminaires de cette expérience sont présentés.

  • Titre traduit

    Aging of glassy systems and fluctuation-dissipation ratio


  • Résumé

    This thesis presents an experimental study of aging in glassy material, aiming at testing recent theoretical approaches of the subject. In a first chapter, we introduce these new concepts : based on the analogy between spin glasses and structural glasses, they define the effective temperature Teff of these weakly out of equilibrium systems. This new observable is measured with the fluctuation-dissipation ratio of such a system. The second chapter is dedicated to the study of the rejuvenation-memory effect in a polymer (poly(methyl methacrylate) or PMMA). Based on experiments on spin glasses, this work proves a strong analogy on fine effects in the behavior of these 2 different systems. Their common properties are theoretically described in the frame of a hierarchical energy landscape. This analogy makes PMMA a good candidate for a study of the fluctuation dissipation ratio, introduced in a third chapter. Our approach, based on the measurement of electric properties, is carefully analyzed to accurately estimate error bars. We demonstrate this way that we must improve our signal to noise ratio before drawing any conclusion. In the last two chapters, we study a colloidal glass : Laponite. The measurement of Teff, using experimental protocol of chapter 3, proves this time a clear violation of the fluctuation dissipation theorem, in agreement with recent theories on aging. To check the intrinsic character of this property, we eventually propose a second determination via a rheologic study of this material. Un ultra-sensitive rheometer is set up, and preliminary results are presented.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (125 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 121-125

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2001ENSL0179
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