Laboratoire Léon Brillouin

UMR12 CEA-CNRS

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France

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Les stages

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Etude de l'état liquide à basses fréquences: un no-man’s land à découvrir
Liquids at low frequency: a no-man’s land to discover

Spécialité

Physique des liquides

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

14-04-2018

Durée

2 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

NOIREZ Laurence
+33 1 69 08 63 00/62 22

Résumé/Summary

L'identification d'élasticité de cisaillement à basse fréquence dans les liquides est un nouveau paramètre qui rend possible la découverte de nouveaux phénomènes. Le refroidissement par écoulement devient par exemple désormais possible.
The identification of low frequency shear elasticity in liquids is a novel parameter which makes possible the highlight of new phenomena. Cooling by flow is now become possible.

Sujet détaillé/Full description

Les liquides sont définis comme un état condensé de la matière ayant comme propriété d'être presque incompressible et se conformer à la forme de son container ...
Cette définition pourtant simple en apparence n'est pas valable. Parce que le liquide nécessite un container, les interactions interfaciales sont primordiales et conditionnent les propriétés accessibles.
En effet depuis Maxwell (modèle de gaz en 1867), on suppose que les liquides ne présentent de réponse élastique (en cisaillement) qu'à des fréquences suffisamment élevées (MHz ou GHz). Les développements expérimentaux récents réalisés au Laboratoire Léon Brillouin montrent qu'il est maintenant possible de mesurer une élasticité à basse fréquence (Hz ou moins). Cette découverte implique que les molécules liquides ne sont plus dynamiquement libres mais sont corrélées à longue distance. L'élasticité de cisaillement à basse fréquence est une observation majeure car elle met en question un dogme dans la dynamique des liquides, l'écoulement n'est plus lié à un temps de relaxation moléculaire. L'élasticité de cisaillement à basse fréquence est un nouveau paramètre qui nécessite de revisiter les modèles hydrodynamiques et la rhéologie classique, et permet de mettre en évidence de nouveaux phénomènes tels que le refroidissement par écoulement. Des collaborations avec plusieurs équipes nationales et internationales (Institut de Physique du Mans, Cambridge Univ., TU-Berlin) sont déjà en place pour poursuivre cette approche expérimentale. Les techniques utilisées sont la relaxation dynamique, l'émissivité infrarouge ou les techniques de diffusion. Des compétences solides en physique liquide, en physico-chimie ou en matériaux sont nécessaires ainsi qu'une forte motivation pour le développement et l'utilisation de montages expérimentaux.
1. L. Noirez et P. Baroni, Identification d'un comportement élastique à basse fréquence dans l'eau liquide, Journal of Physics: Condensed Matter 24: 372101, 2012.
2. P. Baroni, P. Bouchet, L. Noirez, mettant en évidence un régime de refroidissement dans les liquides sous les flux de sous-millimètres, J. Phys. Chem. Lett. 4 (2013) 2026.

Contact: L. Noirez (laurence.noirez@cea.fr), Laboratoire Léon Brillouin (CEA-CNRS), Univ. Paris-Saclay.
Liquids at low frequency: a no-man’s land to discover

Liquid state: A nearly incompressible state that conforms to the shape of its container…
Our advances prove that this simple definition is not valid and since the liquid requires a container, interfacial interactions are introduced and care…
Since the Maxwell gas model (1867), liquids are assumed to exhibit a solid (shear) elastic response only at sufficiently high frequency (MHz or GHz). Recent experimental developments at the Laboratoire Léon Brillouin show that it is now possible to measure an elasticity also at low frequencies (Hz or less), in other words liquid molecules are no more dynamically free but correlated at long range. The discovery of low frequency shear elasticity is a major observation since it calls into question a dogma in the dynamics of liquids, the flow of a fluid is no longer linked to a molecular relaxation time. The low frequency shear elasticity is a novel parameter in liquids which requires revisiting hydrodynamic models and classical rheology, and makes it possible to highlight new phenomena such as cooling by flow. Collaborations with several national and international teams (Institut de Physique du Mans, Cambridge Univ., TU-Berlin) are already in place to pursue this experimental approach of liquids using dynamic relaxation, IR-emissivity or scattering techniques. Solid skills in liquid physics, physico-chemistry or materials are necessary together with a strong motivation for the development and the use of experimental setups.
1. L. Noirez et P. Baroni, Identification d'un comportement élastique à basse fréquence dans l'eau liquide, Journal of Physics: Condensed Matter 24: 372101, 2012.
2. P. Baroni, P. Bouchet, L. Noirez, Highlighting a Cooling Regime in Liquids under Submillimeter Flows, J. Phys. Chem. Lett. 4 (2013) 2026.

Contact: L. Noirez (laurence.noirez@cea.fr), Laboratoire Léon Brillouin (CEA-CNRS), Univ. Paris-Saclay.

Mots clés/Keywords

Low frequency dynamics

Compétences/Skills

Dynamic relaxation, infra-red emissivity, scattering methods.

 

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