Spatial and temporal heterogeneities of the ultra-slow and aging dynamics of a soft glass, observed in direct space
Etude des hétérogénéités spatiales et temporelles de la dynamique ultra-lente et non stationnaire
d'un verre mou, observée par microscopie optique
Résumé
This Ph.D Thesis is dedicated to the study of the ultra-slow and non stationary dynamics of a multilamellar vesicles gel. We have developed an experiment based on the observation of the system by optical microscopy and we have adopted a set of image analysis techniques to determine the “coarse–grained“ field of displacements inside the sample. With the displacements fields obtained during experiments with fixed temperature, we have shown that the system shows some elongations and contractions of the whole sample, which are stationary and induced by the small temperature fluctuations which are always present experimentally. The system also shows an internal dynamics which is heterogeneous both spatially and temporally.
We have shown that the internal dynamics follow a exponential law of aging and that temperature, and more precisely its fluctuations, seems to play a crucial role as the driven force of rearrangements in the system, because of mechanical solicitations imposed by the elongations/contraction. By looking at both spatial and temporal structure of the displacement fields, we have seen that two kinds of events take place in the system. First reversible shearing along the longitudinal axis of the capillary are induced by temperature fluctuations, in an intermittent way. Simultaneously, other events take place and we have been able to show that they are irreversible and correspond to a ballistic time evolution of the displacement. For the two kinds of events, we have shown that rearrangements are correlated other long length scales, which are about 1000 times larger than typical vesicles size.
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We have shown that the internal dynamics follow a exponential law of aging and that temperature, and more precisely its fluctuations, seems to play a crucial role as the driven force of rearrangements in the system, because of mechanical solicitations imposed by the elongations/contraction. By looking at both spatial and temporal structure of the displacement fields, we have seen that two kinds of events take place in the system. First reversible shearing along the longitudinal axis of the capillary are induced by temperature fluctuations, in an intermittent way. Simultaneously, other events take place and we have been able to show that they are irreversible and correspond to a ballistic time evolution of the displacement. For the two kinds of events, we have shown that rearrangements are correlated other long length scales, which are about 1000 times larger than typical vesicles size.
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Cette étude est consacrée à la dynamique ultralente et non - stationnaire d'un gel de vésicules multi lamellaires, dit oignons. Nous avons développé un expérience basée sur l'observation du système par microscopie optique et utilisé un ensemble de techniques d'analyse d'images, qui permettent de déterminer un champ de déplacement "coarse grained" au sein de l'échantillon. A partir des champs de déplacement obtenus lors d'expériences à température imposée, nous avons montré que le système présentaient des élongations et contractions d'ensemble, stationnaires et induites par des petites fluctuations de température expérimentalement inévitables, ainsi qu'une dynamique interne hétérogène spatialement et temporellement.
Nous avons démontré que la dynamique interne suit une loi de vieillissement exponentiel et que la température, et plus particulièrement ses fluctuations, semble jouer un rôle important en tant que "moteur" des réarrangements du système par le biais des sollicitations mécaniques imposées par les élongations/contractions. En nous intéressant à la fois à la structure temporelle et spatiale des déplacements, nous avons vu que deux types d'évènements ont lieu au sein du système. Tout d'abord des cisaillements, réversibles et orientés selon l'axe longitudinal du capillaire contenant l'échantillon, sont induits par les fluctuations de température de manière intermittente. Simultanément, d'autres évènements prennent place que nous avons pu montrer être irréversibles et correspondent à une évolution balistique du déplacement avec le temps. Pour les deux types d'évènements, nous avons montré que les réarrangements au sein du système sont corrélés sur de longues distances environ 1000 fois supérieures à la taille typique des vésicules.
Nous avons démontré que la dynamique interne suit une loi de vieillissement exponentiel et que la température, et plus particulièrement ses fluctuations, semble jouer un rôle important en tant que "moteur" des réarrangements du système par le biais des sollicitations mécaniques imposées par les élongations/contractions. En nous intéressant à la fois à la structure temporelle et spatiale des déplacements, nous avons vu que deux types d'évènements ont lieu au sein du système. Tout d'abord des cisaillements, réversibles et orientés selon l'axe longitudinal du capillaire contenant l'échantillon, sont induits par les fluctuations de température de manière intermittente. Simultanément, d'autres évènements prennent place que nous avons pu montrer être irréversibles et correspondent à une évolution balistique du déplacement avec le temps. Pour les deux types d'évènements, nous avons montré que les réarrangements au sein du système sont corrélés sur de longues distances environ 1000 fois supérieures à la taille typique des vésicules.
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