Soutenance de Marine Le Blay

Cette thèse, motivée par l'enjeu industriel de la compréhension des mécanismes de récupération assistée du pétrole, apporte un éclairage nouveau sur le problème plus fondamental de la dynamique de transport de suspensions en milieux confinés. Notre objectif est de comprendre comment les couplages entre structure, forçage et désordre conditionnent la dynamique grande échelle de suspensions en écoulement. En développant des expériences microfluidiques modèles, nous avons pu aborder deux questions fondamentales: la transition de dépiégeage plastique d'une émulsion transportée au sein d'un milieu désordonné et la transition de fonte d'émulsions cristallines induite par les fluctuations hydrodynamiques.

Nous avons montré dans un premier temps que la mobilisation d'une émulsion au sein d'un désordre gelé est une transition critique de dépiégeage. La criticalité de cette transition émerge du couplage entre les interactions de contact et la focalisation du forçage hydrodynamique au travers du motif de mobilisation qui prend la forme d'un réseau de rivières smectique. Cette transition partage un certain nombre de caractéristiques communes avec les transitions de dépiégeage plastique observées dans les réseaux de vortex d'Abrikosov ou encore dans les dispersions colloïdales à deux dimensions. Mais elle présente aussi des différences fondamentales qui s'expliquent par le couplage intime entre le forçage hydrodynamique et la structure de mobilisation qu’il induit localement.

Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à la fonte de cristaux en deux dimensions. Si le problème familier de la stabilité des cristaux bidimensionnels face aux fluctuations thermiques a été tranché récemment, celui de leur stabilité face à des fluctuations hors équilibre reste un problème ouvert. Nous avons mis en évidence la fonte d'émulsions cristallines forcées par des écoulements homogènes. Nous avons démontré expérimentalement que cet écoulement en apparence simple ne participe pas qu’à la translation triviale du matériau. Les fluctuations du champ de vitesse autour de l’écoulement moyen induisent une transition de phase discontinue entre solide cristallin et liquide désordonné. Ce processus de fonte est radicalement différent du scénario de fonte en deux étapes prédit par Kosterlitz, Thouless, Halperin, Nelson et Young à l’équilibre. Les fluctuations hydrodynamiques permettent la coexistence entre une phase liquide désordonnée et une phase cristalline ordonnée sans intermédiaire hexatique.