Physique de l'Etat Condensé CEA/Saclay Pourquoi ... - Iramis - CEA

Physique de l’Etat Condensé
SPEC – DRECAM – DSM
CEA/Saclay
S07/057
http://www-drecam.cea.fr/spec/articles/S07/057/
Pourquoi les verres ne coulent-ils pas ?
L. Berthier
Laboratoire des Colloïdes, Verres, et Nanomatériaux, UMR 5587
Université Montpellier II and CNRS, F-34095 Montpellier, FRANCE
G. Biroli
Service de Physique Théorique, CEA/DSM/SPhT - CNRS/MIPPU/URA 2306
CEA/Saclay, P.C. 136, F-91191 Gif-sur-Yvette Cedex, FRANCE
J.-P. Bouchaud*
Service de Physique de l’Etat Condensé (CNRS/MIPPU/URA 2464), DSM/DRECAM/SPEC
CEA, Saclay, P.C. 135, Gif-sur-Yvette, F-91191 Cedex, FRANCE
L. Cipelletti, D. El Masri
Laboratoire des Colloïdes, Verres, et Nanomatériaux, UMR 5587
Université Montpellier II and CNRS, F-34095 Montpellier, FRANCE
D. L’Hote, F. Ladieu
Service de Physique de l’Etat Condensé (CNRS/MIPPU/URA 2464), DSM/DRECAM/SPEC
CEA, Saclay, P.C. 135, Gif-sur-Yvette, F-91191 Cedex, FRANCE
M. Pierno
Laboratoire des Colloïdes, Verres, et Nanomatériaux, UMR 5587
Université Montpellier II and CNRS, F-34095 Montpellier, FRANCE
RESUME
La transition vitreuse est un phénomène commun à des systèmes très différents :
liquides organiques simples que l’on surfond en abaissant leur température T bien
au dessous de leur température Φ de cristallisation, colloïdes dont on augmente
la fraction volumique de particules en suspension,... tous ces systèmes présentent
une phénoménologie similaire. En particulier ils subissent tous un “ralentissement
visqueux” spectaculaire : une variation modeste du paramètre pilotant la transition
(T ou Φ) entraîne une augmentation gigantesque du temps de relaxation
du système, et donc de la viscosité. On définit conventionnellement la transition
vitreuse par τ = 100s, pour signifier qu’alors le système est devenu “solide”, il ne
relaxe plus, tout au moins sur une échelle de temps macroscopique raisonnable.
L’existence d’une transition vitreuse dans des systèmes si différents (“universalité”)
et le fait que τ atteigne des valeurs macroscopiques sont deux des arguments
qui suggèrent de rechercher dans ces systèmes une longueur de corrélation
ξ qui augmente et devienne “grande” à mesure que l’on se rapproche de la transition.
Contrairement aux transitions de phase usuelles, les spectres de diffraction
(par exemple de neutrons) ne montrent aucune évolution spectaculaire lorsque l’on
franchit la transition vitreuse. Ainsi, cette longueur de corrélation “pressentie” ξ
a finalement échappé à toute mise en évidence directe depuis plusieurs décennies.
La solution de cette énigme pourrait résider dans la notion “d’hétérogénéités
dynamiques” selon laquelle ce sont les évolutions dynamiques des particules qui
sont corrélées dans des régions de taille ξ : ce qui définit ξ n’est pas que
* and Science and Finance, Capital Fund Management, 6-8 Bd Haussmann, F-75009 Paris, France

tous ses constituants “s’agencent selon un ordre géométrique régulier”, ni même
qu’ils bougent dans le même sens, c’est qu’ils bougent d’une manière concertée.
On expliquera que la fonction de corrélation capable de débusquer ce type
d’ordre dynamique est “à 4 points” (et non plus “à 2 points” comme pour les
transitions usuelles). Nous présenterons les résultats d’une collaboration entre
trois laboratoires [1] aboutissant à une mise en évidence originale de ξ, dont on
montrera qu’elle augmente lorsqu’on se rapproche de la transition, aussi bien pour
un colloïde que pour un liquide surfondu.
[1] L. Berthier, G. Biroli, J.-P. Bouchaud, L. Cipelletti, D. El Masri, D.
L’Hôte, F. Ladieu, M. Pierno, Science, 310, 1797 (2005)
Congrès Général de la Société Française de Physique
Grenoble, France
9-13 juillet 2007