Fluctuations et vieillissement dans des systèmes colloi͏̈daux : Etude par diffusion de lumière multispeckle
Institution:
Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
We study, using dynamic light scattering experiments, two fields in the physics of colloi͏̈dal systems: the reology of weakly charged wormlike micelles and the aging behavior in glassy systems. We apply light scattering techniques to sub-micrometric probe particles embedded in the material, and relate their dynamics to the rheological properties of the fluid. We have investigated this approach in a solution of wormlike micelles. We can deduce the rheological parameters of the solution from a simple model describing the dynamic of the probe, and find good agreament with the rheology. We show that weakly charged wormlike micelles have a behavior similar to polyelectrolyte solutions. Beside, we study the aging behavior of a colloi͏̈dal suspension made of discotic particles (laponite). We have developped a multispeckle detection technique, using a CCD camera, to realise ensemble average measurements in real time. Three main aspects come out from the experimental results. The relaxation time is proportional to the age of the glass, in accordance with an aging behavior in desordered systems. 2. The structural relaxation of the glass is related to an hyperdiffusive dynamic of the probes. 3. The scattered intensity of the suspension decreases with age. This decrease and the analysis of the dynamic structure factor show an homogeneisation process at all lengthscale. All these results enable us to advance that the dynamics of rulled by localised stress relaxation process.
Abstract FR:
Nous abordons au moyen des techniques de diffusion quasi-élastique de la lumière deux thèmes de la physique des systèmes colloi͏̈daux: la rhéologie d'une solution de micelles géantes faiblement chargées et l'étude du vieillissement dans les systèmes vitreux. Les techniques de diffusion de lumière sont appliquées à des marqueurs (particules colloi͏̈dales sub-micrométriques) en suspension dans le milieu étudié dont la dynamique est reliée aux propriétés rhéologiques de celui-ci. Nous étudions les possibilités offertes par cette approche dans le cas d'une solution de micelles géantes. Nous montrons que l'on peut directement déterminer les propriétés rhéologiques de la solution à partir d'une description simple de la dynamique des marqueurs, et obtenons un accord quantitatif avec la rhéologie. Nous montrons que les systèmes micellaires faiblement chargés ont un comportement analogue à celui d'une solution de polyélectrolytes. Nous étudions d'autre part le vieillissement d'une suspension colloi͏̈dale de plaquettes de laponite. Nous avons développé pour ce faire avec une caméra CCD une méthode de détection multispeckle permettant de réaliser des moyenne d'ensemble en temps réel. Trois points essentiels ressortent des résultats expérimentaux obtenus. 1. Le temps de relaxation est proportionnel à l'âge du système, conformément à un mécanisme de vieillissement dans les systèmes désordonnés. 2. La relaxation de la structure vitreuse est associée à une dynamique hyperdiffusive des sondes. 3. L'intensité diffusée par la solution de laponite est une fonction décroissante de l'âge. Cette décroissance et l'analyse du facteur de structure dynamique montrent que le système s'homogénéise simultanément à toutes les échelles. L'ensemble de ces résultats nous permet d'émettre l'hypothèse que cette dynamique est gouvernée par la relaxation de contraintes aléatoires localisées.