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Agenda de l'ENS de Lyon

Matière active polaire : ordre, désordre et défauts topologiques.

Date
mer 01 déc 2021
Horaires

13H30

Intervenant(s)

Soutenance de thèse de Mme Amélie CHARDAC sous la Direction de M. Denis BARTOLO

Organisateur(s)
Langue(s) des interventions
Description générale

Une multitude de comportements collectifs s’observent à toutes les échelles dans la Nature, lorsque des animaux ou des cellules interagissent, formant des troupeaux, des essaims ou des colonies. Du point de vue des physiciens, les assemblées d’individus auto-propulsés se déplaçant dans une direction commune peuvent être considérées soit comme de la matière condensée ordonnée, soit comme des fluides s'écoulant spontanément. Cette thèse expérimentale est basée sur la réalisation de liquides actifs synthétiques s'écoulant spontanément dans des géométries micro-fluidiques. J'utilise ce système modèle pour aborder l'auto-organisation de la matière active polaire et sa robustesse face au désordre géométrique. Des colloïdes inertes sont motorisés en profitant du mécanisme de rotation de Quincke. Lorsqu'elles sont confinées dans des dispositifs micro-fluidiques, les particules colloïdales en interaction s'auto-organisent en troupeaux synthétiques où des millions de rouleurs se propulsent de manière cohérente et affichent un ordre orientationnel à longue portée. Je montre d'abord comment le couplage entre défauts topologiques et écoulements actifs contrôle la dynamique d’auto-organisation des liquides polaires. Pour ce faire, je fournis une description quantitative de la géométrie et de la dynamique des défauts topologiques dans la matière active polaire. Je démontre l'existence atypique de murs de domaine émanant de charges topologiques -1 et j’explique leur stabilisation comme le résultat d'une compétition entre gradients de densité et auto-advection. J'explique comment les défauts topologiques s'annihilent le long d'un réseau de murs de domaines et rendent compte de la cinétique auto-similaire conduisant à l'émergence d'un liquide ordonné dépourvu de toute singularité topologique ou distorsion géométrique.
J'aborde ensuite l'écoulement de liquides actifs dans des environnements hétérogènes. Comment le mouvement collectif est-il déstabilisé face au désordre géométrique ? Pour répondre à cette question, je combine des expériences basées sur un liquide polaire colloïdal circulant à travers des dispositifs micro-fluidiques modelés avec des distributions contrôlées mais aléatoires d'obstacles isotropes répulsifs. Au-delà d'une fraction critique d'obstacles, l'ordre orientationnel à longue portée est détruit : les écoulements stationnaires sont tortueux et organisés autour d'une densité finie de défauts topologiques gelés. Je révèle ainsi un nouvel état émergent de la matière active, sans contrepartie à l’équilibre : un verre de vortex dynamique, analogue aux verres de vortex dans les supraconducteurs désordonnés.

Gratuit

Mots clés

Disciplines