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Autopropulsion et diffusiophorèse : impact à l’échelle macroscopique de dynamiques de particules sur les écoulements dans les milieux granulaires et les suspensions colloïdales

Julien Deseigne, LPMCN, Lyon

par Salmon Jean-Baptiste - publié le , mis à jour le

Depuis quelques années, la physique s’intéresse aux phénomènes observés dans les organismes vivants. Un exemple est l’observation de mouvements de collectifs des bactéries qui se déplacent par chimiotaxie (déplacement sous gradient de nutriments). Quels sont les aspects universels de ces phénomènes ? Quels types de systèmes modèles expérimentaux permettent de donner des éléments de réponse ?

Je présenterai tout d’abord un premier système expérimental de disques vibrés autopropulsés. Leur dynamique individuelle est contrôlée par la seule amplitude de la vibration. Nous observons ainsi l’émergence d’écoulements spontanés accompagnés de fluctuations géantes de densité, dont l’exposant caractéristique est en accord avec les prédictions théoriques [1]. Le confinement d’un tel système peut conduire dans la phase ordonnée à une alternance entre des vortex horaires et contra-horaires de la taille du système. Dans une deuxième partie, je décrirai les effets du déplacement de colloïdes sous gradient de sel, i.e. la diffusiophorèse, sur le mélange chaotique. Un de ses effets est l’amélioration du mélange et peut être décrit à partir d’un seul paramètre physique : le nombre de Péclet effectif qui dépend de la diffusion effective associée au déplacement des colloïdes [2].

L’ensemble de ces travaux me permettront de dégager de nouvelles perspectives sur la création de systèmes contrôlables pour l’étude de matériaux proches des systèmes vivants.

[1] J. Deseigne, O. Dauchot, and H. Chaté. Collective motion of vibrated polar disks. Physical review letters, 105(9):98001, 2010.

[2] B. Abécassis, C. Cottin-Bizonne, C. Ybert, A. Ajdari, L. Bocquetì. Boosting migration of large particles by solute contrasts. Nature Materials, 785-789, 2008.