Étude multi-échelle par dynamique moléculaire des états surfondu et vitreux de l’argent sous l’effet de la pression et de la cinétique de refroidissement

Le Doyen de la Faculté des Sciences et Techniques de Béni Mellal porte à la connaissance du public que Monsieur Tarik EL HAFI, soutiendra une thèse de Doctorat intitulée : «Étude multi-échelle par dynamique moléculaire des états surfondu et vitreux de l’argent sous l’effet de la pression et de la cinétique de refroidissement».

La soutenance publique aura lieu le Samedi 13 Juin 2026 à 10h00 à la salle 2 du Pôle des Etudes Doctorales de l’Université Sultan Moulay Slimane de Béni-Mellal, devant le jury composé de :

• Monsieur Lhoucine OUFNI : Professeur, Faculté des Sciences et Techniques, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Président/Rapporteur ;

• Monsieur Mohamed IDIRI : Professeur, Faculté des Sciences Ben M’ Sick, Université Hassan II, Casablanca, Rapporteur ;

• Monsieur Soufiane BELHOUIDEG : Professeur, École Nationale des Sciences Appliquées, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Rapporteur ;

• Monsieur Adil EDDIAI : Professeur, Faculté des Sciences Ben M’ Sick, Université Hassan II, Casablanca, Examinateur ;

• Monsieur Yassine LAKHAL : Maître de Conférences Habilité, Ecole Supérieure de Technologie, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Examinateur ; 

• Monsieur Omar BAJJOU : Maître de Conférences Habilité, Faculté des Sciences et Techniques, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Co-Directeur de thèse ;

• Monsieur Youssef LACHTIOUI : Maître de Conférences Habilité, Faculté des Sciences et Techniques, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Directeur de thèse .

Résumé: 

Cette thèse est consacrée à l’étude des mécanismes de vitrification du verre métallique monoatomique d’argent par simulations de dynamique moléculaire, afin de clarifier l’influence des conditions thermodynamiques et cinétiques sur ses propriétés structurales, dynamiques et mécaniques.

Les résultats obtenus montrent que la pression hydrostatique joue un rôle déterminant dans l’évolution du liquide d’argent surfondu. Son augmentation induit une densification progressive du réseau atomique, associée à une réduction du volume libre et à une stabilisation des motifs structuraux compacts de type fcc, accompagnée de contributions significatives de type hcp ainsi que de l’émergence de motifs bcc sous compression. Cette compaction s’accompagne d’un ralentissement marqué de la dynamique microscopique, mis en évidence par la diminution du coefficient de diffusion, traduisant une mobilité atomique fortement contrainte.

L’analyse de la vitesse de refroidissement met en évidence son influence majeure sur la cinétique de vitrification. Les trempes rapides favorisent un gel structural du liquide, limitant les processus de relaxation et conduisant à un état amorphe désordonné, caractérisé par un excès de volume libre et une forte densité de défauts topologiques. Par ailleurs, la température de transition vitreuse augmente avec la vitesse de refroidissement, confirmant la dépendance intrinsèque du système à la cinétique de solidification.

L’analyse couplée pression–refroidissement révèle une compétition fondamentale entre densification structurale et désordre figé. Cette compétition se traduit, sur le plan cinétique, par une augmentation de l’enthalpie d’activation et de l’indice de fragilité avec la pression, indiquant une dynamique atomique davantage contrainte et une transition vitreuse nécessitant une énergie plus élevée.

Sur le plan mécanique, la densification induite par la pression conduit à un renforcement de la rigidité et de la résistance du matériau, au détriment de la ductilité, en raison de la suppression des mécanismes de transformation par cisaillement. À l’inverse, les vitesses de refroidissement élevées favorisent un écoulement plastique plus hétérogène.

L’ensemble de ces résultats établit ainsi une corrélation cohérente entre structure atomique, dynamique de relaxation et réponse mécanique, et souligne l’efficacité du contrôle conjoint de la pression et de la vitesse de refroidissement pour ajuster les propriétés des verres métalliques.

Mots Clés : Vitrification, verres métallique, dynamique moléculaire, pression hydrostatique, vitesse de refroidissement, propriétés structurales, propriétés mécaniques.