La Diffusion de Neutrons aux Petits Angles : mécanique statistique des liquides et traitement des données

CEA/SACLAY, SIS2M, Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France

Résumé

La diffusion de rayonnement aux petits angles est bien adaptée à l’étude des solutions dites colloïdales qui contiennent des particules de taille nanométrique plongées dans un solvant plus ou moins continu et complexe. Il s’agit d’extraire du spectre de diffusion (intensité diffusée fonction de l’angle de diffusion) des informations individuelles sur les colloïdes (taille, forme, …) et des informations collectives (arrangement local des particules les unes autour des autres, interaction colloïdale). Le chapitre présent va mettre l’accent sur ce second type d’information et montrer comment des modèles pratiques et performants de mécanique statistique des liquides sont capables de relier facilement l’intensité diffusée au potentiel d’interaction microscopique entre particules sphériques et sont adaptés au traitement intensif de données expérimentales. L’étude plus ambitieuse des détails du fluide porteur (description explicite des ions, voire des molécules de solvant) ou de particules anisotropes (bâtonnets, plaquettes …) requiert des traitements plus lourds qui seront évoqués en fin de chapitre.

Abstract

Small angle scattering is well suited for the study of so-called colloidal solutions which contain nanometric particles immersed in a more or less continuous and complex solvent. The goal is to extract from the scattering spectrum (scattering angle dependence of the scattering intensity) individual informations about the colloids (size, shape …) and collective ones (local arrangement, colloidal interaction). The present chapter will focus on the latter and will show how robust and powerful models of statistical mechanics of liquids are able to relate the scattering intensity to the microscopic pair potential of interaction between spherical particles and to allow intensive treatment of experimental data. More ambitious studies which involve the details of the supporting medium (discreteness of the ions or of the solvent molecules) or the presence of anisotropic particles (rods, plates …) requires heavier treatments which will be briefly surveyed at the end of the chapter.