Hétérogénéités dynamiques

En l’absence d’ordre structurel évident, le ralentissement de la dynamique qui survient à la transition vitreuse peut être cherché dans l’apparition d’une longueur de corrélation dans la dynamique du système. Il a donc été proposé que la dynamique des fluctuations de densité, qui pilote la relaxation structurale du liquide, soit hétérogène en espace. En définissant un paramètre d’ordre qui caractérise la relaxation moyenne du système, on peut estimer l’importance de ces hétérogénéités en analysant les fluctuations temporelles de ce paramètre d’ordre. Nous avons conduit ce type d’analyse au cours de la thèse de Guillaume Marty dans un système granulaire bi-dimensionnel, observé et caractérisé ces fluctuations, mais aussi visualisé directement les hétérogénéités dynamiques. Ces hétérogénéités sont maximales pour des déplacements des particules de l’orde de 10^-1 diamètre, qui prennent place sur des temps de l’ordre du temps de relaxation du liquide.
Dauchot, O., Marty, G., & Biroli, G. (2005). Dynamical Heterogeneity Close to the Jamming Transition in a Sheared Granular Material. Prl, 95(26), 265701–4..
Par la suite, nous avons étudié au cours de la thèse de Raphael Candelier comment les « sauts de cages » responsables de la relaxation du liquide s’organisent dans l’espace et dans le temps. Ceux-ci s’organisent en clusters compacts, qui eux même avalanchent au cours du temps pour former les hétérogénéités dynamiques. Ce travail se poursuit actuellement en collaboration avec Giulio Biroli, Andrea Liu et François Landes.
Candelier, R., Dauchot, O., & Biroli, G. (2009). Building Blocks of Dynamical Heterogeneities in Dense Granular Media. Physical Review Letters, 102(8).
En investiguant la dynamique à plus haute fraction surfacique, prés de la fraction surfacique de jamming, nous avons eu la surprise d’à nouveau observer des hétérogénéités de la dynamique, et même sur des échelles de longueurs nettement plus grandes ! Cependant, ces hétérogénéités sont d’une autre nature : elles concernent des déplacements des particules de l’ordre de 10^-3 diamètre, qui prennent place sur l’échelle de temps des vibrations des particules. La présence de ces hétérogénéités, si profondément dans la phase vitreuse est lié à l’existence de la phase de Gardner.
Lechenault, F., Dauchot, O., Biroli, G., & Bouchaud, J.-P. (2008). Critical scaling and heterogeneous superdiffusion across the jamming/rigidity transition of a granular glass. EPL, 83, 46003
Coulais, C., Behringer, R. P., & Dauchot, O. (2012). Dynamics of the contacts reveals Widom lines for jamming. EPL (Europhysics Letters), 100(4), 44005.

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