Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Thèse de Rémy Colin effectuée sous la direction de Bérengère Abou.

Soutenance le mardi 16 Octobre 2012 à 14 heures 15.

Lieu : bâtiment Condorcet, Amphithéâtre Pierre-Gilles de Gennes (niveau -1). La soutenance sera suivie d’un pot au 6e étage.

Suspensions de microgels thermosensibles à la transition vitreuse : dynamique hétérogène, corrélations, fluctuations et réponse rotationnelle d’aiguille.

Résumé en Français :

Quand un liquide est refroidi suffisamment rapidement en dessous de sa température de solidification, il peut se former à la place du cristal un solide désordonné et hors équilibre appelé verre, après un ralentissement brutal de la dynamique du liquide. Cette « transition vitreuse » est très largement répandue, mais la cause du ralentissement reste pour une grande part mal comprise. Les suspensions colloïdales présentent une telle transition quand la fraction volumique en particules croît. Dans cette thèse, j’étudie expérimentalement la dynamique vitreuse de suspensions colloïdales de microgels thermosensibles (voir figure). Le diamètre de ces sphères molles dépend de la température du bain, ce qui permet de moduler de façon réversible la fraction volumique et d’étudier ainsi la transition vitreuse continument sur un seul et même échantillon.

J’ai étudié dans un premier temps en vidéo-microscopie les hétérogénéités de la dynamique qui se développent simultanément au ralentissement de la dynamique, et jouent un rôle théorique majeur dans les tentatives d’explication de la transition vitreuse. Sur des temps courts, une hétérogénéité purement spatiale de la dynamique est mise en évidence. Des zones lentes et rapides de dynamique homogène coexistent dans l’échantillon, l’amplitude des variations entre zones croissant à l’approche de la transition. Dans un second temps, l’extension spatiale de ces zones homogènes est mesurée en corrélation d’image, et trouvée croissante à l’approche de la transition. Enfin, j’ai développé une méthode de mesure du mouvement brownien rotationnel en trois dimensions d’aiguilles micrométriques, que j’ai appliquée à la mesure des propriétés microrhéologiques de fluides complexes puis à la comparaison entre fluctuations et fonction de dissipation, mesurée grâce à la réponse des aiguilles superparamagnétiques à des champs magnétiques oscillants, dans des fluides modèles puis dans des suspensions vitreuses.