11/02/2015 - Nouvelle méthode pour mesurer indirectement la viscosité des matériaux vitrés en quelques minutes

Menéame

Une équipe de scientifiques de la Université autonome de Barcelone (UAB), le centre de recherche MATGAS, la Université de La Sapienza à Rome et au Polytechnique de Milan a réussi à relier les propriétés ultravisques du liquide (inaccessibles expérimentalement à des températures suffisamment basses) aux propriétés élastiques du verre correspondant, obtenues rapidement par des techniques optiques et de rayonnement synchrotron.

Ces propriétés sont mesurées en fonction du vieillissement du verre et il est donc théoriquement indispensable d’utiliser des échantillons vieillis au cours de cycles géologiques. Cependant, les chercheurs ont utilisé verres ultrastables formés en de courtes périodes (de quelques minutes à quelques heures) par une technique appelée "déposition physique de vapeurs."

Les verres sont des matériaux solides, mais avec une structure si désordonnée qu’ils pourraient être considérés comme liquides d’une viscosité extraordinairement élevée. En fait, ils coulent comme les liquides, mais à basse température la mobilité moléculaire est si faible que leur observation expérimentale est impraticable.

Les verres synthétisés par les physiciens de l’UAB Cristian Rodríguez-Tinoco et Javier Rodriguez-Viejo rivalisent en stabilité avec des ambres vieillis naturellement pendant des dizaines de millions d’années, permettant des mesures de viscosité dans des verres équivalents à ceux trouvés dans l’asténosphere, la zone supérieure du manteau terrestre.

Une conclusion inattendue

Les mesures de viscosité de ces matériaux ont conduit à une conclusion inattendue. Bien que les modèles actuels prédisent que les verres ne coulent plus sous une température donnée, les résultats de cette étude montrent pour la première fois que, en réalité, ce n’est pas le cas, de sorte que les théories actuelles sur cet état de la matière pourraient ne pas être correctes.

Les scientifiques ont démontré expérimentalement que les verres en équilibre coulent de manière significative à des températures finies, mettant en question l’un des piliers des théories de l’état vitreux.

Les progrès dans la connaissance de ces verres, dits ultra-stables, ont également des implications pratiques, car ils pourraient être importants pour des applications telles que la fabrication de composés pharmaceutiques plus stables contre la cristallisation ou pour leur utilisation dans des dispositifs organiques électroluminescents (OLEDs) en raison de leur plus grande stabilité thermique et de leur moindre dégradation par rapport à l’absorption de gaz, tels que la vapeur d’eau, ce qui permettrait à ces dispositifs de fonctionner plus longtemps sans subir les effets des perturbations environnementales. 

Référence bibliographique:

Eva Arianna Aurelia Pogna, Cristian Rodríguez-Tinoco, Giulio Cerullo, Carino Ferrante, Javier Rodríguez-Viejo, and Tullio Scopigno. "Probing equilibrium glass flow up to exapoise viscosities". PNAS 2015 Febrero 9, 2015, doi:10.1073/pnas.1423435112.

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UAB

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