Ph.D. thesis (pdf) - dirac

Abstract
The degree of departure from Arrhenius temperature dependence of the relaxation
time in the viscous liquid, the fragility, has in the course of the last decade been
shown to (or suggested to) correlate with a large number of properties in the liquid
and the corresponding glass. Here we develop a set of criteria for scrutinizing these
types of correlations by introducing pressure as a control variable in addition to
temperature. These criteria are used in the analysis of an extensive new set of data.
We particularly study the width of the alpha relaxation by dielectric spectroscopy,
the relative intensity of the boson peak and the mean square displacement by neutron
scattering and the nonergodicity factor by inelastic X-ray scattering.
In the study of the width of the alpha relaxation as well as the relative intensity
of the boson peak we find that they do not relate to the effect of density on the
relaxation time, and that a physically meaningful correlation in these cases should be
a correlation to isochoric fragility rather than to the conventional isobaric fragility.
The mean square displacement is found to relate to a balanced combination of
temperature and density, while we suggest that the nonergodicity factor evaluated
at T g is correlated with the relative effect of density on the viscous slowing down.
Résumé
Il a été montré durant la dernière décennie que la fragilité, qui traduit le caractère
plus ou moins non-Arrhénien d’un liquide, peut être correlée à de nombreuses propriétés
de ce liquide et de son verre. Dans ce travail, des critères de test de ces
corrélations utilisant la pression comme nouveau paramètre extérieur ont été mis au
point. Ils ont été appliqués à l’étude d’un nouveau jeu de données obtenu pendant
ce travail. On a particulièrement étudié la largeur du pic de relaxation alpha par
spectroscopie diélectrique, l’intensité relative du pic de bose et le déplacement carré
moyen par diffusion de neutron, ainsi que le facteur de non-ergodicité par diffusion
inélastique des rayons X.
La largeur du pic de relaxation alpha et l’intensité relative du pic du bose ne semblent
pas liés a l’effet de la densité sur le temps de relaxation. Pour ces grandeurs, la bonne
corrélation à considérer serait alors celle avec la fragilité isochore et non la fragilité
isobare usuelle. Le déplacement carré moyen est pour sa part, lié aux effets de
température et de densité. Par ailleurs, le facteur de non-ergodicité pris à T g est,
lui, correlé à l’effet de la densité sur la ralentissement visqueux.