Abstract FR:

Les solutions metal alcalin sel halogenure alcalin m#x(mx)#(#1#-#x#) sont des liquides charges desordonnes aux proprietes de melange singulieres: partiellement immiscibles en dessous d'une temperature critique de demixion, elles sont caracterisees dans l'etat liquide par l'existence d'une lacune de miscibilite de taille et d'asymetries variables en fonction des elements halogene x et alcalin m, et par une transition continue de comportement electronique appelee communement transition non metal-metal. Les proprietes de solubilite du sel et du metal, qui sont deux fluides charges de nature tres differente, ont fait l'objet de diverses caracterisations et etudes theoriques qui n'ont pas abouti a un modele ou a une comprehension satisfaisante des changements d'etats electroniques et des lois de forces d'interaction pour decrire la transition graduelle non metal-metal associee a l'immiscibilite partielle du metal dans le sel. Leur comprehension reste un probleme ouvert: plusieurs mecanismes de solvatation du metal liquide et de delocalisation des electrons sont envisages ; ils doivent etre confirmes ou critiques par une caracterisation microscopique. L'heterogeneite structurale de ces melanges caracterisee par l'existence de fluctuations de concentration est une specificite commune a divers types de competitions microscopiques dans l'etat liquide. Celles-ci doivent etre precisees et etudiees en fonction de la nature des forces d'interaction en jeu. C'est pourquoi des mesures specifiques des correlations microscopiques sont necessaires. Une telle caracterisation a ete initiee dans ce laboratoire de recherche associe au cnrs#1. Nous l'avons poursuivie. Une sonde particulierement sensible aux details des interactions et des competitions microscopiques sont les neutrons thermiques. La technique de substitution isotopique en diffraction de neutrons permet d'acceder aux 3 facteurs de structure partiels s#a#(k) qui caracterisent les correlations statiques de paires dans un sys teme diatomique. Par transformation de fourier, on accede alors aux 3 fonctions de distribution de paires g#a#(r), a partir desquelles les changements d'ordre a courte distance peuvent etre discutes. La diffusion inelastique de neutrons est la seule sonde experimentale qui permette de discerner dans leurs details les dynamiques collective et individuelle des noyaux atomiques. Les correlations microscopiques mesurees peuvent alors etre confrontees a l'approche theorique en physique statistique et aux simulations sur ordinateur. De meme que des modeles de potentiels de paires effectifs entre ions peuvent etre theoriquement extraits, et testes pour retrouver les grandeurs d'equilibre thermodynamique et etudier les modes de transport de charges et d'atomes. Ainsi, les correlations statiques de paires ont ete analysees a courte et moyenne portees sur tout le domaine de composition de melange dans le systeme k#x(kcl)#(#1#-#x#), en discernant l'effet de temperature de celui de la composition de melange. Les tendances observees apportent un eclairage sur la relation entre structure, ordre a courte distance, transition non metal-metal et instabilite critique de melange/1/ ; elles prennent en compte les changements d'ordre a courte distance significatifs du cote des solutions riches en metal/2/ et du cote des solutions riches en sel/3/. La signification des fluctuations de concentration et de leur couplage avec les fluctuations de densites atomiques est discutee en relation avec la thermodynamique de melange et la perturbation des ecrantages ioniques et electroniques. L'etude detaillee de la perturbation du regime d'interactions metalliques est poursuivie du cote des solutions riches en metal, a partir d'une analyse des processus cooperatifs qui controlent le mouvement de l'ion alcalin aux temps longs devant le temps de collisions atomiques. Dans le metal liquide, la dependance en temperature des processus de transport atomique devie d'un comportement de fluide dense en correlation avec l'evolution des comportements structuraux et des changements de potentiels de paires. Nous analysons ensuite comment l'effet de l'addition de sel dans le metal modifie le couplage du mouvement de l'ion alcalin avec son environnement, a partir d'une valeur de coefficient d'autodiffusion extraite a 5% en mole de nacl dans na, et d'une valeur de coefficient de diffusion d'enskog extraite a 20% en mole de rbbr dans rb