Dynamique lente et rapide dans les liquides visqueux : effets de la pression

Fast and slow dynamics of glass-forming liquids : what can we learn from high pressure experiments ?

• Auteur / Autrice : Kristine Niss
• Direction : Christiane Alba-Simionesco
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie. Chimie - Physique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Verre

Diffusion neutronique

Spectroscopie diélectrique

Diffusion de rayons X

Résumé

Il a été montré durant la dernière décennie que la fragilité qui traduit le caractère plus ou moins non-Arrhénien d'un liquide, peut être correlée à de nombreuses propriétés de ce liquide et de son verre. Dans ce travail, des critères de test de ces corrélations utilisant la pression comme nouveau paramètre extérieur ont été mis au point. Ils ont été appliqués à l'étude d'un nouveau jeu de données obtenu pendant ce travail. On a particulièrement étudié la largeur du pic de relaxation alpha par spectroscopie diélectrique, l'intensité relative du pic de bose et le déplacement carré moyen par diffusion de neutron, ainsi que le facteur de non-ergodicité par diffusion inélastique des rayons X. La largeur du pic de relaxation alpha et l'intensité relative du pic du bose ne semblent pas liés à l'effet de la densité sur le temps de relaxation. Pour ces grandeurs, la bonne corélation à considérer serait alors celle avec la fragilité isochore et non la fragilité isobare usuelle. Le déplacement carré moyen est pour sa part, lié aux effets de température et de densité. Par ailleurs, le facteur de non-ergodicité pris à Tg est, lui, correlé à l'effet de la densité sur le ralentissement visqueux.

The degree of departure from Arrhenius temperature dependence of the relaxation time in the viscous liquid, thefragility, has in the course of the last decade been shown to (or suggested to) correlate with a large number of properties in the liquid and the corresponding glass. Here we develop a set of criteria for scrutinizing these types of correlations by introducing pressure as a control variable in addition to temperature. These criteria are used in the analysis of an extensive new set of data. We particularly study the width of the alpha relaxation by dielectric spectroscopy, the relative intensity of the boson peak and the mean square displacement by neutron scattering and the nonergodicity factor by inelastic X-ray scattering. In the study of the width of the alpha relaxation as well as the relative intensity of the boson peak we find that they do not relate to the effect of density on the relaxation time, and that a physically meaningful correlation in these cases should be a correlation to isochoric fragility rather than to the conventional isobaric fragility. The mean square displacement is found to relate to a balanced combination of temperature and density, while we suggest that the nonergodicity factor evaluated at Tg is correlated with the relative effect of density on the viscous slowing down.