The highly fragile glass former decalin
par Stefan Eibl
Thèse de doctorat en Chimie. Chimie - Physique
Sous la direction de Christiane Alba-Simionesco et de Helmut Schober.
Soutenue en 2009
à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .
mots clés-
Titre traduit
Le système hautement fragile Decalin
-
Résumé
La fragilité est un paramètre caractérisant des systèmes à la transition vitreuse. Des aspects structurels et dynamiques du système hautement fragile Decalin ont été étudiés. Trans Decalin montre une conformation quasi-plate, pendent que cis Decalin change dynamiquement entre deux états quasi sphériques. Trans Decalin cristallise très rapidement, et sa structure cristalline pouvait être déterminée. À partir de la structure cristalline la dynamique du trans Decalin crystal pouvait être calculée en utilisant des calculs d'énergie ab-initio et comparé aux expériences. Avec des expériences de diffraction de neutrons et des calculs de dynamique moléculaire la structure amorphe de Decalin a été sondée. La différence entre Decalin et le liquide moléculaire ordinaire Cumene est prononcé. La structure de la cis Decalin quasi-sphérique est très similaire aux structures des verres métalliques ou d'Argon. La dynamique de Decalin dans le domaine légèrement surfondu a été sondée en utilisant de la diffraction inélastique de neutrons et de la spectroscopie optique. Des données d'une grande gamme spectrale et plusieurs températures ont été rassemblées. Les données suggèrent une fragilité élevée pour le mix générique de Decalin, qui est en accord avec la littérature. Contrairement à une estimation antérieure une extrapolation des données vers basses températures suggère montre une fragilité de cis Decalin similaire à celle de la mixture. Finalement une limite inférieure à la susceptibilité à 4 points Chi4 pouvait être calculée et le nombre des molécules corrélées extrait. L'évolution de cette grandeur avec Tg /T et temps de relaxation est en accord avec la littérature.
-
Résumé
Systems exhibiting the glass transition can be classified by fragility. In this work we studied structural and dynamical aspects of highly fragile C10 H18 Decalin. Trans Decalin is locked into a pseudo-flat centrosymmetric conformation, while cis Decalin interchanges dynamically between chiral, pseudospherical ground states. On investigation of the phase behaviour trans Decalin was found to crystallise rapidly and cleanly; its crystal structure could be determined. From the crystal structure the dynamics of crystalline trans Decalin could be calculated using ab-initio lattice energy calculations and compared to measurements. Using neutron diffraction and mol. Dynamics simulations the amorphous structure of Decalin was investigated. The difference in structure to the common molecular liquid Cumene is significant. The features of the amorphous structure of sphere-like cis Decalin show strong resemblance to the ones of Argon and metallic glasses. The dynamics of Decalin were investigated in the slightly supercooled liquid range. Using neutron scattering and optical spectroscopy, data was collected for a wide spectral range and several temperatures. The data suggests high fragility for the generic Decalin mix, which is in agreement with reported results. By contrast to previous estimations, an extrapolation of our data indicates cis Decalin to be only slightly less fragile than the generic mixture. Finally a lower limit to the four point susceptibility function chi4 could be calculated and the number of correlated molecules determined. The evolution of this value as a function of Tg /T and relaxation time are in agreement with literatur
