Dynamics of a Lyotropic Cubic Phase

(Received 17 February 1997, accepted 27 May 1997)

Abstract
We study the cubic phase made of the non-ionic surfactant C ₁₂(EO) ₆ in presence of water. The 3D periodic structure of this phase is characterized by the space group Ia3d. This structure corresponds to a centred cubic phase where the surfactant molecules build two identical 3D periodic interwoven labyrinths separated from each other by a continuous water medium. We present recent results obtained at I.L.L. on the Spin Echo spectrometer IN 11. Our experiments show for the first time, the dynamical character of the fluctuations observed in the investigated cubic phase. Therefore measurement have been performed on a single crystal (~ 0.1 cm ³) . The time dependent diffusion function has been measured for different scattering vectors q. For q vectors which do not correspond to Bragg peaks, the neutrons are scattered according to a quasi-elastic process and the associated function decreases with a characteristic time of about 20 ns. The dynamical fluctuations are most probably related to collective deformation modes of the labyrinths.

Résumé
Nous étudions la phase cubique du système binaire C ₁₂(EO) ₆/eau. La structure périodique tridimensionnelle de cette phase correspond au groupe d'espace Ia3d. Dans ce cas, la phase cubique est centrée et les molécules de surfactant s'organisent en deux labyrinthes tridimensionnels interpénétrés, séparés par un milieu continu d'eau. Nous présentons des résultats récents obtenus en utilisant le spectromètre spin-écho IN 11 à l'I.L.L. Nos expériences ont permis de mettre en évidence, pour la première fois, le caractère dynamique des fluctuations observées dans la phase cubique étudiée. Pour ce faire, des mesures ont été effectuées sur un monocristal (~ 0.1 cm ³). La fonction de diffusion a été mesurée pour différents vecteurs de diffusion q. Pour des vecteurs q qui ne correspondent pas à des réflexions de Bragg, la diffusion des neutrons est quasi-élastique et la fonction associée, S(q, t), décroît avec un temps caractéristique d'environ 20 ns. Les fluctuations dynamiques sont probablement apparentées à des modes collectifs de déformation des labyrinthes.