Contribution a l'etude des cinetiques des transitions de phase du premier ordre

A contribution to the study of the kinetics of first order phase transitions

• Auteur / Autrice : STEPHANE JOLY
• Direction : Dominique Ausserré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Le Mans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mécanique analytique

Transitions de phases

Résumé

Nous etudions experimentalement des cinetiques de demixtion de films minces de copolymeres diblocs symetriques dans lesquels deux epaisseurs coexistent a l'equilibre. Nous les interpretons en termes de transition de phase du premier ordre. La technique utilisee est locale. Elle nous permet d'observer pour la premiere fois dans l'espace direct les premiers instants de la demixtion et d'acceder ainsi aux profils de parametre d'ordre. Pour les films minces metastables transitant via une cinetique de nucleation croissance nous observons la formation de nuclei de geometrie inattendue. La croissance ou la disparition de ces derniers depend de leur taille par rapport a une taille critique (400nm). Les nuclei qui conduisent a la formation de regions de la phase minoritaire dans la phase metastable presentent un mode developpement correle a l'ordonnancement smectique des chaines. La cinetique observee ne peut donc etre generalisee a d'autres systemes. Nous montrons que la demixtion de films instables obeit a un mecanisme bidimensionnel de decomposition spinodale. Pour la decrire, la propagation en volume de l'ordre induit par le substrat est donc superflue. Nous montrons que le developpement de l'instabilite s'effectue localement par un mecanisme non lineaire (sous-harmonique) de doublement de periode, et non de facon continue. Nous l'expliquons par une contrainte locale de conservation de la matiere ce qui nous conduit a considerer les profils locaux de parametre d'ordre comme des formes d'equilibre, et l'evolution du systeme entier comme quasistatique. Nous montrons par l'experience et la theorie que ces profils ne sont pas sinusoidaux, mais dissymetriques, et que cette caracteristique abaisse l'energie du systeme en train d'evoluer. Ces profils valent aussi pour des systemes de taille finie, pour lesquels nous calculons le deplacement des courbes de coexistence et spinodale. Par des simulations de type ising, nous demontrons enfin la generalite des principes proposes.