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Lundi 20 Octobre 2025 à 13h30.

Dynamique de l eau et des solutions à basse température, du liquide stable au liquide fortement surfondu. / Dynamics of water and solutions under low temperatures, from the stable to the deeply supercooled liquid.

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Membres du jury / jury members :
Roberto Cerbino, Professor, Faculty of Physics, University of Vienna, Austria,
Livia Bove, DR CNRS, LQM, École Polytechnique Fédérale de Lausanne,
Christophe Josserand, DR CNRS, LadHyx, École Polytechnique,
Laurent Joly, Pr, ILM, Université Claude Bernard Lyon 1,
Thomas Bickel, Pr, LOMA, Université de Bordeaux,
François Ladieu, Chercheur, SPEC, CEA Saclay

Résumé / Abstract :
De très nombreux processus biologiques ou géologiques impliquent de l’eau, parfois dans des conditions thermodynamiques ou ce liquide est peu connu. Par exemple, les gouttelettes de certains nuages peuvent contenir de l’eau surfondue (jusqu’à -40°C et quelques centaines de bars), et les zones de subduction peuvent contenir de l’eau sous des pressions extrêmement élevées, de l’ordre de plusieurs GPa.

À l’aide de la technique de microscopie dynamique différentielle, nous avons pu mesurer la viscosité de l’eau dans ces deux zones du diagramme de phase où elle était très mal connue : nous avons pu mesurer la viscosité de l’eau surfondue jusqu’à 3000 bars, en atteignant des températures de 20 à 34°C en-dessous de son point de fusion suivant la pression considérée. Cette technique nous a permis également de mesurer la viscosité de l’eau sous très haute pression dans des cellules à enclume de diamant.

Enfin, la plupart des processus artificiels ou naturels font intervenir de l’eau contenant des solutés. Nous nous sommes donc intéressés à plusieurs solutions aqueuses, comme de l’eau mélangée à du glycérol ou contenant du sel. Enfin, des mesures dans l’eau lourde surfondue nous ont permis d’étudier le rôle du changement d’isotope de l’hydrogène dans la dynamique de l’eau.
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Many biological or geological processes involve water, sometimes under thermodynamic conditions under which this liquid is badly known. For example, drops in some clouds contain supercooled water (down to -40°C and a few hundreds of bars), and subduction areas can contain water under very high pressures, up to several GPa.

Thanks to differential dynamic microscopy, we could measure the viscosity of water in those areas of the phase diagram where it was very badly known: We could measure the viscosity of supercooled water up to 3000 bar, reaching temperatures 20 to 34°C below its melting temperature depending on the pressure. This technique also allowed us to measure the viscosity of water under very high pressure in diamond anvil cells.

At last, most artificial of natural processes involve water containing solutes. We got interested in several aqueous solutions, like water mixed with glycerol or salt. At last, measurements in supercooled heavy water allowed us to study the role of the change in the hydrogen isotope in the dynamics of water.

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