Webinaire FTC: Contrôle et manipulation d’ondes hydro-élastiques de Mr Antonin EDDI

Le resumé:
Le contrôle de la propagation des ondes est un thème émergent en physique pour ses applications potentielles dans de nombreux domaines, depuis la physique du solide jusqu’à la séismologie ou l’acoustique médicale. Ce contrôle passe généralement par la maîtrise des propriétés spatiales du milieu de propagation. Néanmoins les échelles temporelles et spatiales mises en jeu rendent généralement difficile la mesure de champs étendus avec une résolution temporelle suffisante.

Dans cette présentation, j’introduirai une nouvelle approche expérimentale basée sur l’utilisation d’ondes hydro-élastiques obtenues en recouvrant la surface d’un liquide avec une membrane élastique. Après avoir introduit leurs spécificités, je montrerai qu’il est possible de définir un indice effectif pour le milieu et de le structurer à une échelle sub-longueur d’onde. On retrouve alors les lois de la réfraction et il est possible de fabriquer des lentilles pour ces ondes. Dans un second temps, je décrirai la propagation de ces ondes dans des milieux structurés périodiquement, notamment l’apparition de bandes interdites pour la propagation.

Webinaire FTC: Vortex acoustiques et micromanipulation de Mr Michael BAUDOIN

Le resumé:
La micromanipulation précise de microparticules et de fluides ouvre de nombreuses perspectives dans des domaines aussi diverses que la micro-robotique, la microfluidique, l’ingénierie tissulaire ou encore la micro-médecine. Depuis le début du 20ème siècle, il a été observé puis modélisé que les ondes acoustiques pouvaient produire des forces s’exerçant à l’interface entre deux milieux d’impédance acoustique différents et/ou des écoulements, appelés respectivement pression de radiation et streaming acoustique. Ces deux effets résultent de non linéarités des équations de Navier-Stokes qui engendrent des effets cumulatifs (de moyenne temporelle non nulle). Néanmoins, la manipulation sélective, précise et en 3D de microparticules pour obtenir des pinces acoustiques analogues aux pinces optiques, nécessite d’utiliser des champs particuliers ayant les bonnes propriétés physiques. Dans ce séminaire, nous verrons comment des solutions à variable séparées de l’équation des ondes appelées vortex acoustiques peuvent être utilisées pour manipuler des microparticules. Nous verrons aussi comment ces ondes peuvent aussi générer des écoulements de topologie contrôlée. Nous verrons enfin comment ce type d’onde peuvent être produites en déposant des électrodes holographiques à la surface d’un milieu piézoélectrique.
References:
[1] M. Baudoin, J.-L. Thomas, R.A. Sahely, J.C. Gerbedoen, Z. Gong, A. Sivery, O. Bou Matar, N. Smagin, A. Vlandas, Spatially selective manipulation of cells with single beam acoustical tweezers, Nature Commun.,11: 4244 (2020)

[2] M. Baudoin & J.L. Thomas, Acoustic tweezers for particles and fluids micromanipulation, Ann. Rev. Fluid Mech., 52: 205-234 (2020)
[3] M. Baudoin, J.-C. Gerbedoen, A. Riaud, O. Bou Matar, N. Smagin, J.-L. Thomas, “Folding a focalized acoustical vortex on a flat holographic transducer: miniaturized selective acoustical tweezer,” Science Adv.: 5: eaav1967 (2019)
[4] A. Riaud, M. Baudoin, O.B. Matar, J. L Thomas and P. Brunet, On the influence of viscosity and caustics on acoustic streaming in sessile droplets: an experimental and a numerical study with a cost-effective method, J. Fluid Mech., 81: 384-420 (2017), highlighted in «Focus on Fluids»,