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Auteur(s)
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Jean-Marc di MEGLIO : Docteur ès Sciences - Ingénieur de l’École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de la ville de Paris (ESPCI) - Chargé de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (Laboratoire de Physique de la Matière Condensée au Collège de France)
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O n distingue habituellement trois états de la matière :
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l’état gazeux, de faible densité, où les atomes (ou molécules) sont presque indépendants les uns des autres ;
-
l’état liquide où les atomes (ou molécules) sont condensés mais où il n’existe pas d’ordre à longue distance ;
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l’état solide où les atomes (ou molécules) s’ordonnent en réseaux cristallins.
Cette classification ne suffit pas à étiqueter tous les objets qui nous entourent. En particulier, certains matériaux solides ne présentent pas d’ordre cristallin mais sont amorphes (un exemple célèbre est le verre) ; on peut aussi se rendre compte que des systèmes de la vie de tous les jours, tels que la mayonnaise, la crème à raser, la gélatine, le caoutchouc, échappent aux trois catégories ci-dessus. On a récemment inventé le terme matière molle pour définir de tels systèmes.
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1. Concepts et principes
1.1 Définition
La dénomination matière molle peut sembler quelque peu étrange et n’a en fait vraiment fait son apparition qu’au début des années 1990 pour décrire l’activité du physico-chimiste étudiant la matière dans l’état condensé (c’est-à-dire n’étudiant ni les gaz ni les plasmas) sans pour autant étudier les solides ou les liquides. Le succès de cette dénomination est certainement lié au couronnement par le Prix Nobel de Physique en 1991 de Pierre-Gilles de Gennes, qui est le promoteur de la discipline depuis trois décennies .
Mais pourquoi utiliser le terme de matière molle ? Le sens premier de mou est « qui cède facilement à la pression », « facile à modeler » et c’est bien de cela dont il s’agit. Nous définissons la matière molle comme de la matière qui, soumise à de faibles perturbations ou à cause d’infimes modifications de structure, change complètement de propriétés. Citons deux exemples :
-
la vulcanisation du caoutchouc : quelques ponts chimiques entre chaînes de polymères suffisent pour passer d’un liquide visqueux à un solide élastique (figure 1) ;
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les dispositifs d’affichage à cristaux liquides : une faible tension électrique (de l’ordre de 1 volt) suffit à faire basculer l’orientation d’une assemblée de molécules anisotropes confinées entre deux plaques et en modifie ainsi les propriétés optiques.
La définition précédente peut sembler encore vague. Nous définissons plus rigoureusement les systèmes de la matière molle comme des systèmes dont l’énergie caractéristique de cohésion, c’est‐à‐dire l’énergie d’interaction de ses composants élémentaires, est plus petite ou comparable à l’énergie thermique k T (avec k la constante de Boltzmann et T la température) : on conçoit alors aisément que cette limite peut définir un critère de mollesse d’un matériau....
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Concepts et principes
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DE GENNES (P.-G.) - Soft matter. - Nobel Lectures in Physics (1991), Review of Modern Physics, vol. 64, p. 645 (1992).
-
(2) - ISRAËLASHVILI (J.-N.) - Intermolecular and surfaces forces. - Academic Press Limited, London, 2e éd. (1992).
-
(3) - DE GENNES (P.-G.) - Scaling concepts in polymer physics. - Cornell University Press, 2e tirage (1985).
-
(4) - Polymer Handbook. - Édité par Brandrup (J.) et Immergut (E.H.), John Wiley and Sons, New York (1975).
-
(5) - DE GENNES (P.-G.), PROST (J.) - The physics of liquid crystals. -
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(6) - Colloïdes et interfaces. - Édité par Cazabat (A.-M.) et Veyssié (M.), Éd. de Physique, Paris (1984).
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