J. Phys. France 49, 511-519 (1988)
DOI: 10.1051/jphys:01988004903051100

Shape transformations of the aggregates in dilute surfactant solutions : a small-angle neutron scattering study

G. Porte¹, J. Marignan¹, P. Bassereau¹ et R. May<sup>2

1</sup>  Groupe de Dynamique des Phases Condensées and GRECO Microemulsion, U.S.T.L., place E. Bataillon, 34060 Montpellier Cedex, France
²  Institut Max von Laue-Paul Langevin, BP 156X, 38042 Grenoble Cedex, France

Abstract
The brine rich corner of the phase diagrams of quasitemary (surfactant/alcohol/brine) systems shows the domains of stability of three different phases : the classical micellar phase L1, the highly swollen lamellar phase L α and an isotropic phase with quite special physical properties herein denoted L2*. The successive phase transformations are triggered by increasing values of the alcohol/surfactant ratio. We here report an extensive small angle neutron scattering investigation of the morphological transformations of the aggregates all along the phase sequence. The following shape sequence is unambiguously evidenced : globules, rods and finally wide bilayers. The primary structures have the same morphology at a local scale (bilayers) in both the Lα and L2* phases. Only the large scale arrangement of this elementary object changes from L α to L2*. The very low q scattering patterns of L 2* suggest that the structure of this phase has a bicontinuous topology where the infinite bilayer separates two infinite interwoven equivalent self-connected brine domains.

Résumé
Le coin riche en eau des diagrammes de phases des systèmes quasi ternaires tensioactif/alcool/eau salée fait apparaître les zones de stabilité de trois phases distinctes : la phase micellaire classique L1, la phase lamellaire gonflée La, et une phase isotrope aux propriétés physiques assez particulières notée ici L2* . Les transformations de phase successives sont contrôlées par la valeur du rapport alcool/tensioactif. On rapporte ici une étude détaillée en diffusion des neutrons aux petits angles des transformations de forme des agrégats qui accompagnent les changements de phases. La séquence de formes suivante a été mise en évidence sans ambiguïté : globules, cylindres allongés, et finalement bicouches larges. Les structures primaires ont la même morphologie (larges bicouches) à l'echelle locale dans les deux phases Lα et L2*. Seul l'arrangement à grande échelle change de Lα à L2*. Les profils de diffusion à très petits q de L2* suggèrent que cette phase a une structure de topologie bicontinue ou une bicouche infinie sépare deux milieux eau salée identiques imbriqués l'un dans l'autre.

PACS
6470 - Specific phase transitions.
8270D - Colloids.

Key words
colloids -- neutron diffraction examination of materials -- phase diagrams -- phase transformations