Transitions vitreuses des ferrofluides concentrés

Les ferrofluides sont des liquides magnétiques constituées de nanoparticules magnétiques dispersées dans un solvant, bien connus et utilisés dans diverses applications. D'un point de vue plus fondamental, ce sont aussi des exemples de systèmes colloïdaux très versatiles dans lesquels on peut contrôler finement le potentiel d'interaction interparticule et étudier expérimentalement les modifications induites sur le comportement statique et dynamique des différents degrés de libertés des particules.

Je m'intéresserai ici à des ferrofluides de maghémite (g-Fe2O3) stabilisés électrostatiquement dans l'eau et je présenterai les résultats d'expériences montrant que lorsqu'on augment la fraction volumique en particules magnétiques, ces systèmes présentent deux transitions vitreuses. La première de nature structurale à température ambiante concerne les degrés de liberté de position et d'orientation et s'apparente à une transition de « jamming ». La deuxième de nature magnétique à basse température concerne les degrés de liberté magnétiques et possède de nombreuses similitudes avec une transition verre de spins. Dans les deux cas je montrerai que la dynamique au voisinage de la transition vitreuse devient extrêmement lente, non stationnaire et dans le cas des degrés de liberté de position temporellement hétérogène. Enfin, j'évoquerai l'effet d'un champ magnétique appliqué dans la phase verre colloïdal à l'ambiante et montrerai qu'il conduit à la fois à une structure et une dynamique anisotropes.