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Soutenance de thèse : Ruben Zakine ; vendredi 20 septembre 2019 à 13h30, "Interactions médiées dans la matière molle et tension de surface des fluides actifs"

Sauf mention contraire, les séminaires et les soutenances se déroulent à 11h30 en salle 454A du bâtiment Condorcet.


Thèse de Ruben Zakine effectuée sous la direction de Jean-Baptiste Fournier et Frédéric van Wijland.

Soutenance le vendredi 20 septembre 2019 à 13h30.

Lieu : bâtiment Condorcet, Amphithéâtre Pierre-Gilles de Gennes (sous-sol).

La soutenance sera suivie d’un pot au 6e étage.

Interactions médiées dans la matière molle et tension de surface des fluides actifs

Mediated interactions in soft matter and surface tension of active fluids

Résumé :

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Cette thèse aborde deux thématiques importantes en matière molle : l’apparition d’interactions entre objets plongés dans un milieu, et la notion de tension de surface dans les systèmes hors de l’équilibre.

Dans un premier temps, je présenterai deux systèmes dans lesquels des interactions effectives émergent entre les particules du fait de leur interaction avec le milieu environnant. Ces systèmes sont abondamment présents dans le domaine de la biophysique lorsque l’on s’intéresse à des particules (colloïdes, protéines...) à la surface de membranes lipidiques, ou au sein des phases lamellaires, par exemple. Pour un système d’équilibre, l’énergie libre permet de prédire le comportement du système. Hors de l’équilibre, lorsque de l’énergie est injectée dans le système à l’échelle des particules et induit, par exemple, un changement de conformation, la dynamique joue un rôle déterminant. Nos prédictions s’appuient sur des méthodes de mécanique statistique mais surtout sur des méthodes de dynamique non-linéaire utilisées pour prédire l’apparition de patterns dans les systèmes dans lesquels il existe une quantité conservée (ici le nombre de particules).

Dans un second temps, je présenterai une définition de la tension de surfaces pour les fluides actifs. Puisqu’une définition se basant sur l’énergie libre est impossible, je proposerai une approche purement mécanique pour définir la tension de surface dans les assemblées de particules autopropulsées. J’expliquerai que la tension de surface dépend a priori de l’appareil utilisé pour la mesurer et j’exhiberai le phénomène coupable de ce comportement. Je modérerai toutefois mon propos, et nous verrons qu’il est possible de mesurer les tensions de surface fluide-solide et liquide-vapeur avec des appareils de mesure bien choisis. Ce travail combine des approches analytiques et numériques.

Abstract :

This thesis focuses on two topics ubiquitous in soft matter : first, effective interactions between objects in an embedding medium, second, surface tension in out-of-equilibrium systems.

First, I will present two systems in which effective interactions emerge between particles due to their interaction with the medium. These systems are recurrent in biophysics when one focuses on particles (colloids, proteins,...) at the surface of lipid membranes, or embedded in lamellar phases, for instance. For a system in equilibrium, free energy can be used to predict the system behavior. Out of equilibrium, when energy is injected in the system at the scale of particles, dynamics plays a key role. Our predictions, beyond statistical mechanical methods, rest on extending the methods of nonlinear dynamics in pattern forming systems, to systems with a local conservation law.

Secondly, I will come up with a definition of the surface tension for active fluids. Since relying on the free energy is no longer possible, I will suggest a purely mechanical approach to define the surface tension in assemblies of self-propelled active particles. I will show that the surface tensiona priori depends on the measuring device, and I will find the culprit for this state of affairs. But I will also temper my stand, and we will see that it is possible to measure the fluid-solid and liquid-vapor surface tensions with astutely chosen devices. This work combines analytical and numerical approaches.


Contact : Équipe séminaires / Seminar team - Published on / Publié le 13 septembre 2019


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