Les stages

Ce stage, qui s'adresse à des étudiants de L3 ou M1, a pour objectif de mettre en œuvre un nouveau dispositif expérimental développé au SPHYNX afin d'étudier le comportement d'un verre moléculaire sous l'effet d'une trempe thermique rapide.

Les matériaux à l’état vitreux présentent un grand intérêt pratique et on les retrouve dans nombre d’applications : les verres de silice comme matériaux pour la construction ou les transports, les matières plastiques qui sont généralement au moins partiellement vitreuses ou les alliages métalliques vitreux pour des applications de pointe. Or les propriétés physiques de ces matériaux (par exemple la solidité d’un écran de téléphone) dépendent du traitement thermique qu’ils ont reçu au cours de leur formation et plus particulièrement de la vitesse de refroidissement à partir de l’état liquide. Si les procédés industriels de fabrication des verres sont évidemment bien maîtrisés, il reste encore des questions ouvertes sur les mécanismes physiques à l’œuvre. Du fait des possibilités de mesure (électrique, optique, etc.) qu’ils offrent, les verres moléculaires constitués de molécules organiques de petites taille, (par exemple du glycérol) ont suscité un intérêt pour l’étude de ces phénomènes.

Un dispositif expérimental, développé récemment au sein du groupe SPHYNX permet d’appliquer à un liquide dans un cryostat des changements de température de grande amplitude (plusieurs dizaines de Kelvins) et à des vitesses importantes (jusqu’à 10^5 K/s, ce qui est 10^7 fois plus rapide que les procédés standards). La dynamique du liquide, à l’échelle moléculaire, peut être suivie par spectroscopie diélectrique, c’est-à-dire en étudiant la réponse du liquide (polaire) à un champ électrique variable.

L’objectif de ce stage est d’étudier expérimentalement la dynamique très lente de liquides près de la transition vitreuse et la manière dont celle-ci est affectée par des changements brusques de température. Dans ce cadre, le/la stagiaire devra dans un premier temps prendre en main le dispositif expérimental, réaliser des échantillons en salle blanche et optimiser le système de mesure (développé en Python et Arduino) afin de permettre l’acquisition des premiers instants de la réponse du liquide. Un travail axé sur des simulations numériques du comportement thermique de l’échantillon pourra également être mené. Si la durée du stage le permet, un nouveau design d’échantillon pourra être développé permettant de suivre la réponse diélectrique du liquide pendant la phase de chauffage.

Spectroscopie diélectrique, fabrication en salle blanche

Python, Arduino