The subject is to study two-dimension phase transition. The nano-magnetic particles dispersed in magnetic fluid can aggregate to form magnetic columns under external perpendicular magnetic field. At some appropriate condition, these magnetic columns are able to form two-dimension lattices. It is a novel mesoscopic system for studying two-dimensional melting transition. By controlling external magnetic field, we explore phenomena of phase transition and defect dynamics. This article can be divided to three parts. In the first part, we study the phase transition with two-dimension lattice forming with magnetic fluid, then we classify the crystal, hexatic and liquid phases in the melting process with translational correlation function and bond-orientational correlation function. In the second part, we analyze the defect dynamics within the lattice with Burgers Vector. In the third part of this article, the external DC magnetic field is replaced with the AC magnetic field, we find that the two-dimension lattices are also formed in low frequency region. The relationship between the two-dimension lattice forming and the AC frequency are studied.

Le systeme bidimensionnel etudié dans cette thèse est un film de Langmuir, film constitué d'une unique couche de molécules amphiphiles à l'interface eau-air. Une transition du premier ordre, observée dans une monocouche d'acide NBD-stéarique révèle la coexistence entre une phase cristalline et une phase liquide. Les domaines monocristallins se présentent sous la forme de longs bâtonnets, parfaitement adaptés aux études mécaniques. Nous étudions certaines propriétés de ce cristal bidimensionnel. La première étude concerne la rupture de ce solide bidimensionnel. Un cristal maintenu fléchi dans le plan de l'eau se rompt après une durée bien déterminée. Cette durée s'est avérée être fonction de la déformation appliquée au cristal. A fortescontraintes, on second mode de rupture coexiste : un certains nombre de cristaux cassent intantanément tandis que d'autres présentent une rupture différée. La seconde étude s'intéresse à la fusion des cristaux en équilibre avec leur phase liquide. La fusion peut être provoquée par trois processus distincts : deux processus thermodynamiques (réchauffement et décompression) et un processus photochimique. Ce dernier s'est avéré dû à une réaction photochimique réversible avec l'oxygène de l'air, conduisant a l'abaissement du point de fusion du cristal. Les trois processus de fusion conduisent à des observations similaires, indiquant ainsi l'existence d'un mécanisme commun dans l'initiation de la fusion. Les observation montrent que l'intérieur du crystal fond bien avant ses bords. De plus, la fusion d'un cristal maintenu déformé a lieu le long d'une ligne ou la contrainte s'annule. Nous suggérons que le mécanisme responsable de ce phénomène est la migration de défauts, probablement des dislocations, à l'endoit du cristal non déformé.; Ces défauts jouant le rôle de centres de nucléation de la fusion. Ces résultats montrent le rôle primordial des défauts dans la fusion à deux dimension.