Colloquium 2012-2013
2012-2013
Monday, July 15th, 11AM:
Engineering Ising-XY spin models in a triangular lattice
Juliette Simonet (Universite de Hambourg)
The emulation of gauge fields is of central interest since standard electromagnetic fields do not couple to the motional degrees of freedom of the chargeless atomic species investigated in optical lattices. However an effective Aharonov-Bohm phase can be engineered if the atomic wave function acquires a nontrivial phase while tunneling from one lattice site to another. In this perspective, shaken optical lattices constitute a versatile tool, which allows controlling both phase and amplitude of the tunneling parameters and thus generating artificial gauge potentials. We report here on the experimental realization of staggered artificial magnetic fluxes on a periodically driven triangular lattice. The phase distribution of a superfluid submitted to staggered fluxes obeys both the discrete Ising (Z2) and the continuous U(1) global phase symmetry. The interplay of these symmetries naturally raises the question of coupled order parameters and new universality classes of phase transitions.
Monday, June 24th, 11AM:
Basic investigations of plasma turbulence in the TORPEX device
The success of a future thermonuclear fusion reactor, such as ITER, will depend on our understanding and mastering of plasma turbulence and its effects on the different plasma components, including the fusion-generated suprathermal alpha particles. Progress along these venues can be achieved in basic plasma physics devices, which allow for detailed measurements of plasma turbulence in well controlled experimental setups. In this talk, I will present recent advances on the Toroidal Plasma Experiment (TORPEX) in the fundamental understanding of intermittently-generated blobs, in methods to control them , and on the dynamic of fast ions interacting with plasma turbulence.
Monday, June 3rd, 11AM:
Bulles, tubes et films: quand les interfaces pilotent les écoulements.
Anne-Laure Biance (ILM Universite Lyon 1)
Quand un liquide s'écoule dans un canal nanométrique, une situation rencontrée fréquemment par exemple dans les canaux membranaires ou dans les matériaux poreux, le rapport surface sur volume devient gigantesque. Les écoulements sont alors pilotés par les interactions avec les parois. Nous proposons de sonder ces écoulements aux échelles nanométriques dans deux situations modèles. La première concerne le transport dans un nanotube unique. Nous avons alors pu montrer que ce système modèle est prometteur pour convertir de l'énergie due à une différence de gradients salins en énergie électrique. La deuxième situation concerne le transport dans un film de savon. Dans ce cas, la déformabilité des parois joue un rôle crucial sur les propriétés électrocinétiques de ce système.
Monday, May 27th, 11AM:
Universal few-body physics in ultracold atoms
Lev Khaykovich (Bar-Ilan University, Israel)
Few-body systems with resonantly enhanced two-body interactions display universal properties in the sense that they are independent of the details of the short-range interaction potential. The central paradigm in the three-body domain, predicted in the early 1970s by V. Efimov, is associated with the infinite ladder of weakly bound states with discrete scaling invariance. This curious prediction avoided experimental verification in different systems for decades, and only recently and exclusively surrendered to ultracold atoms. After giving a general introduction into Efimov scenario, I will describe the remarkable progress in its experimental investigation with the emphasize to our studies performed with ultracold lithim gas.
Monday, May 13th, 11AM:
Viscoelasticity of nematic liquid crystals at a glance
Roberto Cerbino (Universita degli Studi di Milano)
Scattering of light is a key tool for the characterization of the structure and dynamics of soft materials. However, investigating heterogeneous samples is best done with imaging-based methods that allow for a space-resolved investigation. A somehow intermediate approach, mainly specialized to the study of the dynamics, is represented by Differential Dynamic Microscopy (DDM). DDM exploits a Fourier analysis of short movies acquired with a microscope to recover information akin to that obtained with the more traditional Dynamic Light Scattering (DLS) [1,2]. In this talk we will briefly describe the working principles of DDM and discuss its use for the characterization of the viscoelastic ratios of liquid crystals in the nematic phase. We succeed in measuring the splay, twist and bend ratios for nematic samples of 6CB with controlled alignment of the director at the cell surface. In a wide range of temperatures, the results are in excellent agreement with literature data obtained with more demanding and tedious depolarized DLS experiments. In addition, we show that our scattering-with-images approach enables us also studying heterogeneous samples made of domains of planar nematics with randomly oriented director at the surfaces, opening the possibility of the space-resolved characterization of other optically anisotropic soft materials, such as for instance DNA liquid crystals [3]. [1] R. Cerbino, and V. Trappe, Phys. Rev. Lett. 100, 188102 (2008) [2] F. Giavazzi, D. Brogioli, V. Trappe, T. Bellini, and R. Cerbino, Phys. Rev. E 80, 031403 (2009) [3] T. Bellini, R. Cerbino, G. Zanchetta, Top. Curr. Chem 318, 225-279 (2012)
Monday, April 22th, 11AM:
Patterns and flow in frictional fluid dynamics
Knut Jørgen Måløy (Department of Physics, University of Oslo)
Pattern-forming processes in simple fluids and suspensions have been studied extensively, and the basic displacement structures, similar to viscous fingers and fractals in capillary dominated flows, have been identified. Here we consider Coulomb friction and compressibility in the fluid dynamics, and discover surprising responses including highly intermittent flow and a transition to quasi-continuous dynamics. moreover, by varying the injection rate over several orders of magnitude, we characterize new dynamic modes ranging from stick-slip bubbles at low rate to destabilized viscous fingers at high rate. We classify the fluid dynamics into frictional and viscous regimes, and present a unified description of emerging morphologies in granular mixtures in the form of extended phase diagrams.
Monday, April 15th, 11AM:
Growth of interfaces: universality and exact results using quantum mechanics
Pierre Le Doussal (LPT ENS, Paris)
We first review the Kardar Parisi Zhang (KPZ) equation which describes a number of classical growth problems, such as the fluctuations of an interface between two phases. In recent years intriguing connections have been discovered between the KPZ equation and the theory of random matrices, showing that many models, from physics (transport) to probability theory (random permutations, tilings) are described by a common universality class. No direct solution of the KPZ equation however were available. We derive exact solutions for the KPZ equation using yet another connection to the quantum mechanics of interacting bosons. It shows explicitly the connection with random matrix theory, as confirmed in recent experiments in turbulent liquid crystals.
Monday, April 8th, 11AM **AMPHI C**
Intermittence des champs de vitesse et de température en turbulence fortement stratifiée, et rôle de l'hélicité et de la rotation
Annick Pouquet (NCAR, Boulder, US)
La turbulence stratifiée est présente dans de nombreux écoulements géophysiques et astrophysiques, avec en sus une rotation non négligeable et la création d'hélicité (corrélations entre vitesse et vorticité) dont le rôle dynamique n'est pas entièrement élucidé mais semble observable. et mesurable. Elle présente des interactions multi-échelles et une forte anisotropie, deux phénomenes qui posent problème a plusieurs niveaux (théorique, numérique, et de modélisation). Cette turbulence présente la particularité d'une forte intermittence mesurée sur le champ de vitesse et de température et leurs derivées spatiales, comme le montrent plusieurs observations dans la couche limite planetaire nocturne, qui est fortement stabilisée. Apres une revue des observations d'helicité dans les écoulements atmo- spheriques et des propriétés de la turbulence hélicitaire, j'evoquerai brièvement son rôle de frein en ce qui concerne la dissipation d'enérgie. Je présenterai ensuite des résultats émanant de simulations numériques directes a haute résolution sur une grille de 20483 points, de turbulence stratifiée stable, confirmant l'intermittence des champs et de leurs derivées. Ce phénomène peut être retrouvé dans le cadre d'un modèle très simple qui montre le couplage essentiel entre vitesse verticale et température, avec une intermittence d'autant plus forte que la stratification est plus prononcée, dans une plage de paramètres. Les rôles respectifs des échelles caractéristiques présentes dans de tels écoulements sera finalement evoqué et une simulation numérique les resolvant sera proposée.
Friday, March 22th, 11AM:
To knot or not to knot
A.Y. Grosberg (New York University)
The mathematics and physics of knots has a fascinating history, starting from a model of atom suggested by W.Thompson (Lord Kelvin). Knots are now implicated in many places, from hydrodynamics to field theory. But in polymers they are the most obvious. Knots in DNA are known and important. Recently, the survey of the protein data bank found that evolution for some as yet unknown reason preferred unknotted proteins, although a few beautiful counterexamples were found, including Gordian knot in one particular protein. Having no or very few knots is also a non-trivial constraint, which appears to be relevant to understand how DNA is packed in our cells. In theoretical aspect, the field was long dominated by either highly abstract mathematics or computer simulations. Recently, some progress was made in the direction of physical understanding of knots. In the talk, all these various aspects will be reviewed in some mixture.
Monday, March 11th, 11AM:
Using scale-invariance concepts for subgrid modeling in Large Eddy Simulation
Charles Meneveau (Johns Hopkins University, Baltimore, US)
We provide an overview of the modeling challenges in Large Eddy Simulations (LES) of hydrodynamic turbulence. LES is a subfield of turbulence research where "physics meets engineering", where the multi-scale properties of turbulence (e.g. power-laws) long studied by physicists are of direct relevance for calculations that are then useful in various "applied" contexts such as studying turbulence in wind farms. After a fairly qualitative overview of LES, we review the notion of eddy viscosity and then describe various applications of the ``generalized Germano identity'' to determine unknown model parameters from fundamental, physics-based constraints. This approach, which some have termed a ''computational Renormalization Group Technique", is illustrated through applications to determining eddy-viscosity coefficients, roughness parameters for flows over rough surfaces, and unknown drag coefficients for turbulent flows through forests of fractal-like trees.
Monday, February 18th, 11AM:
A Granocentric viewpoint on random packing of spheres
Maxime Clusel (L2C, Montpellier)
I will present and discuss a simple statistical model for the random packing of frictionless, originally introduced to find the link between polydispersity and packing structure. We simplify the problem by considering the "granocentric" point of view of a single particle in the bulk, thereby reducing random packing to the assembly of nearest neighbours, followed by a random choice of contacts among them. The model is based on only two parameters, the available solid angle around each particle and the ratio of contacts to neighbours, which are both directly obtainable from experiments or simulations. As a result, the model allows for the microscopic distributions of nearest neighbours and contacts, the local density fluctuations as well as the global density of the packing, given the size distribution of the particles. We find that this granocentric view captures the essential properties of the polydisperse emulsion packing. I will conclude by presenting the limitations of this approach and possible extensions.
Monday, February 11th, 11AM:
Une ballade à la frontière glissante entre physique et sciences sociales.
Pablo Jensen (Laboratoire de physique de l'ENSL, IXXI)
Physique et sciences sociales semblent trop éloignées pour qu'on puisse mener des recherches intéressantes sur une hypothétique frontière. Pourtant, de réels échanges ont lieu depuis des siècles, et ils ont même contribué fortement à la naissance de la physique statistique. Après un bref historique, je présenterai les deux domaines de collaborations actuels : des modèles simples, inspirés de la physique statistique, qui prétendent simuler la société, et des analyses de données sociales grâce aux réseaux complexes. Je conclurai en lançant la discussion sur les visions du monde très différentes qu'inspirent ces deux disciplines.
Monday, February 4th, 11AM:
Deux expériences paradoxales de fragmentation solide, et de mouvement Brownien
Emmanuel Villermaux (IRPHE, Universite d'Aix-Marseille)
L'exposé abordera deux expériences dans des contextes différents, dont le point commun est d'offrir des observations inhabituelles: La première concerne la fragmentation par impact d'un objet solide cohésif dont la brisure résulte d'un processus d'agrégation en cascade inverse, depuis les atomes jusqu'aux fragments finaux stables. La seconde est une manifestation du mouvement Brownien d'une particule piégée. Pour certaines conditions initiales bien choisies, la trajectoire de la particule est super-diffusive, offrant ainsi une mesure directe de la force aléatoire imaginée par Langevin en 1908.
Monday, January 28th, 11AM:
Instrumentation pour l'observation millimétrique en astrophysique
Alain Benoit (Institut Neel, Grenoble)
Le domaine du rayonnement électromagnétique de longueur d'onde millimétrique est très riche pour l'observation de notre univers car il permet d'observer le rayonnement fossile émis après le Big Bang aussi bien que les nuages de gaz et de poussières froides à l'origine de la formation des étoiles. Ces observations sont possibles au sol pour les longueurs d'ondes supérieures à 1mm (télescope en altitude) mais une observation à plus haute fréquence ne peut se faire qu'en ballon stratosphérique ou en satellite. Apres une description de l'ensemble d'un tel instrument: cryogénie 0.1kelvin, optique millimétrique, filtres, détecteurs, je présenterai l'expérience ballon archeops et le satellite Planck. Je terminerai par les développements en cours sur les matrices de détecteurs à base de résonateurs supraconducteurs (KIDs) que nous installons sur le télescope de 30m de l'IRAM en Espagne.
Monday, January 21st, 11AM:
Quelques interactions mécaniques entre plantes et écoulements
Emmanuel de Langre (LadHyX, Ecole Polytechnique, Palaiseau)
Je vais présenter plusieurs résultats récents sur les mécanismes génériques d'interactions statiques et dynamiques entre plantes et écoulement : la réduction de trainée par changement de forme ou auto-élagage, la dynamique vibratoire des systèmes branchés et les interactions entre écoulements et canopées. Ces interactions peuvent jouer un rôle important dans la vie de la plante ; elles peuvent également inspirer des conceptions de systèmes mécaniques alliant simplicité et efficacité. de Langre. The Journal of Experimental Biology, (2012) 215, 914-921. Lopez et al. Journal of Theoretical Biology (2011) 117–124. Theckes et al. Bioinspiration And Biomimetics, (2011), 6, 046010
Monday, January 14th, 11AM:
The dynamics of 2d- and 3d- topological glasses
Jean-Pierre Eckmann ( Université de Genève)
Je donnerai un aperçu de resultats concernant des modèles de verres (purement topologiques) en 2 et 3 dimensions, obtenus avec Maher Younan, et en partie, avec Pierre Collet. Nous verrons que le cas 2-dimensionnel est assez bien compris, mais en 3d, rien que la définition d'un modèle raisonnable est une tâche ardue. Néanmoins, une définition soigneuse d'une énergie locale permet d'observer un comportement d'un verre, en ce qui concerne le retour à l'équilibre.
Monday, January 7th, 11AM:
Universal statistical properties of competitive systems: application to poker tournaments, sport championships (baseball, football), and games.
Clément Sire (LPT - IRSAMC, Université de Toulouse & CNRS)
We present a simple model of Texas hold'em poker tournaments, a toy model of a (greedy!) human society, which retains the two main aspects of the game: a) the minimal bet grows exponentially with time; b) players have a finite probability to bet all their money. The distribution of the fortunes of players not yet eliminated is found to be independent of time during most of the tournament, and reproduces accurately data obtained from Internet tournaments and world championship events. The properties of the "chip leader" (the richest player at a given time) are also considered. This model also makes the connection between poker and the persistence problem widely studied in physics, as well as some recent physical models of biological evolution, and extreme value statistics. Finally, the modelization of other competitions (baseball and football championships, tree games and the link with a random polymer model...) will be briefly addressed. Une page de vulgarisation sur ce theme avec d'autres liens utiles : http://www.lpt.ups-tlse.fr/spip.php?article239
Monday, December 17th, 11AM:
Turbulence d'une pelote de vortex superfluides
Philippe-E. Roche (Institut Neel, Grenoble)
Il est difficile de brasser un pot de miel avec une cuillère car la viscosité de ce fluide freine efficacement tout écoulement. Par contre, dans un fluide moins visqueux comme dans le café d'une tasse, un simple mouvement de cuillère génèrera des tourbillons de différentes tailles : l'écoulement est "turbulent". Malgré les apparences, la viscosité du café continue toutefois de jouer un rôle central en freinant très efficacement les tourbillons les plus petits, et in-fine, en dissipant toute l'énergie cinétique de l'écoulement. Qu'advient-il si l'on brasse un fluide ne présentant strictement aucune viscosité ? Un liquide exotique permet d'aborder cette question : l'hélium superfluide. En dessous de 2,17 K, l'hélium liquide entre en effet dans une phase quantique et il acquiert des propriétés remarquables dont celle de pouvoir s'écouler sans présenter d'effet visqueux. Dès 1955, Richard Feynman a introduit ainsi le concept de "turbulence quantique", encore appelé "turbulence superfluide", mais il a fallu attendre près d'un demi siècle pour qu'expérimentateurs, numériciens et théoriciens s'emparent en laboratoire de ce concept. Après une introduction générale, l'exposé présentera des progrès récents obtenues expérimentalement et par simulations numériques. En particulier, le concept de cascade de Kolmogorov sera revisité dans le cadre du modèle "à deux fluides" des écoulements quantiques.
Monday, December 10th, 11AM:
Séparation de sources: principes, tendances et applications.
Christian Jutten (Gipsa-lab, Grenoble)
Le problème de séparation de sources est une extension d'un problème fondamental de traitement du signal : extraire le signal utile dans le bruit. Ce problème se pose dès que l'on utilise des observations multidimensionnelles qui sont toujours des mélanges plus ou moins complexes de sources de plusieurs origines. Ce type d'observations est devenu très fréquent avec la banalisation de systèmes comportant plusieurs, voire des centaines de capteurs, par exemple en imagerie cérébrale (EEG, IRM), en communications ou en imagerie hyperspectrale, etc. Dans cet exposé, je présenterai les principes des méthodes de séparation, selon différents niveaux de complexité des modèles de mélanges. J'indiquerai ensuite les tendances et les verrous actuels. Je terminerai avec quelques applications afin d'illustrer plus concrètement les deux premières parties de l'exposé.
Monday, November 26th, 11AM, **AMPHI C**:
Mouvements visco-élastiques lors de la morphogénèse de l'embryon de vertébré : brisures de symétrie, conditions aux limites, mouillage élastique.
Vincent Fleury (Laboratoire MSC, Paris)
Des avancées récentes en imagerie du développement embryonnaire permettent de visualiser in vivo comment une petite masse ronde de cellules devient un petit animal reconnaissable. La morphogénèse d’un vertébré typique comme un poulet consiste en des mouvements tourbillonnaires, rapides, déterminés, globaux, sur une petite rondelle d’environ 5 millimètres. Ces tourbillons présentent un comportement hydrodynamique de type quadrupolaire. Une particularité inhabituelle de ces mouvements est d’induire par différentiation un mouillage du tissu sur lui-même (appelé gastrulation en biologie). Cet auto-mouillage présente un caractère exponentiel, et donc un avantage dynamique (sorte de Darwinisme morphogénétique). Ces travaux ont un impact sur l’image que l’on se fait traditionnellement des animaux, sur l’interprétation de l’évolution, sur les perspectives de la médecine régénérative, et même, ils pourraient expliquer la soudaineté d’un événement comme l’ "explosion du Cambrien". De nombreux films de développement embryonnaire seront montrés, entre le stade blastula, et l’animal reconnaissable (2 jours de développement du poulet).
Monday, November 19th, 11AM:
Local probing of quantum systems: from 2DES to superconducting semiconductors
Quantum Hall effect and superconductivity are two particular examples of low temperature quantum phenomena, which remain on a macroscopic scale. To unveil the origin of these effects, scanning probe microscopies working under cryogenic environment were developped in the last decades. Via the electrical version of these techniques, local potential measurements were performed on two-dimensional electron system (2DES) in the adiabatic regime of the quantum Hall effect. The results emphasized a microscopic model of the quantum Hall effect based on compressible and incompressible stripes. For superconductors based on semiconductor materials, the nature and spatial distribution of superconductivity can be obtained by subKelvin scanning tunneling spectroscopy. The energy gap characteristics in superconducting silicon was thus found to follow the BCS model and its spatial dispersion was assigned to the chemical composition variations as recently observed by atom probe tomography analysis. On polycrystalline boron-doped diamond film, strong correlation between the local superconductivity strength and the granular structure of the film was shown. In all these cases, relevance of the relation between material and physical properties was pointed out.
Monday, November 12th, 11AM:
Les mystères de l'eau : expériences et simulations sur le liquide métastable
L'eau est un liquide plein d'anomalies : par exemple il se dilate au lieu de se contracter quand on le refroidit au-dessous de 4°C. Depuis les années 70, on s'est aperçu que cette anomalie, ainsi que de nombreuses autres, s'accentuaient quand le liquide était surfondu, c'est à dire refroidi au-dessous du point de fusion de la glace. Plusieurs scénarios ont été proposés pour expliquer ce comportement. L'un met en jeu une température à laquelle liquide devient instable. Un autre, basé sur des simulations de dynamique moléculaire, fait intervenir une transition entre deux phases liquides, différant par l'organisation des molécules d'eau. Jusqu'à maintenant, aucune preuve expérimentale directe n'a pu être obtenue : en effet, de nombreuses mesures ont été faites sur le liquide surfondu, mais la cristallisation inévitable a toujours empêché d'obtenir une réponse claire. Nous étudions cette problématique sous un angle différent : nous mesurons les propriétés de l'eau liquide à pression négative. Après avoir expliqué ce qu'est une pression négative et comment la générer, je décrirai nos résultats récents. Nous avons tout d'abord étudié la pression à laquelle le liquide "craque" par apparition de bulles de vapeur ou cavitation. Nous avons ainsi caractérisé le phénomène de cavitation et localisé le maximum de densité de l'eau à pression négative. Tout récemment, en mesurant la vitesse du son dans l'eau doublement métastable, à la fois surfondue et à pression négative, nous avons observé un comportement surprenant, qui pourrait bien recéler la clef des mystères de l'eau.
Monday, October 22nd, 11AM:
Transferts verticaux d'énergie en turbulence géostrophique
Antoine Venaille (Laboratoire de Physique, ENS Lyon)
La compréhension des mécanismes de dissipation de l'énergie dans l'océan est un enjeu majeur de la dynamique des fluides géophysiques. Les écoulements océaniques sont forcés en surface par les vents, et une partie importante de l'énergie est dissipée par la friction au fond. Reste à savoir comment est transférée l'énergie de haut en bas. Nous proposerons une explication dans le contexte des modèles quasi-géostrophiques. Ces modèles décrivent bien la dynamique des océans pour des échelles comprises entre 10km et 1000km. Les écoulements quasi-géostrophiques sont tridimensionnels mais ont des propriétés similaires aux équations d'Euler en deux dimensions. En particulier, ces écoulements s'organisent spontanément en structures cohérentes à grande échelle. La mécanique statistique d'équilibre permet de prédire cette auto-organisation. L'intérêt de l'approche est de réduire un problème de turbulence à l'étude de quelques paramètres comme l'énergie ou l'enstrophie de l'écoulement. Les applications antérieures de cette théorie dans le contexte océanique ont permis de décrire la formation de jets et de vortex en forme d'anneaux. Nous montrerons que la mécanique statistique permet aussi de comprendre comment l'énergie est transférée du haut vers le bas par la turbulence geostrophique.
Monday, October 15th, 11AM:
The role of air in granular dynamics
In many granular systems, the air that is present between the grains has major consequences for their dynamics. Here we discuss two examples: The Faraday heaps that form spontaneously when a layer of grains is shaken vertically and the impact of a sphere onto a bed of very loosely packed sand. The latter results into a surprisingly vigorous jet that shoots up from the surface of the bed. However, when the ambient pressure is reduced this jet is found to be much weaker. We will discuss the process of jet formation in detail, argue that it is caused by the gravitational collapse of the cavity that is created upon impact, and finally trace back the influence of the interstitial air to the drag that the sphere experiences inside the sand.
Monday, October 8th, 11AM:
Le rôle de la dérive de Stokes dans le problème de la dynamo
Wietze Herreman (LIMSI, Paris Sud)
En 1834, Stokes a expliqué comment des particules de fluide sous des ondes de gravité propagatrices peuvent effectuer un mouvement moyen, alors que l'écoulement moyen Eulerien est identiquement nulle (illustré ci-contre). Ce phénomène, connu sous le nom de ''la dérive de Stokes'' participe au mélange des particules dans les océans [1].
Récemment [2], nous avons trouvé que cette même dérive joue un rôle important dans le problème de la dynamo, de la génération du champ magnétique dans un écoulement de fluide conducteur (métal liquide, plasma). Un écoulement de type onde génère un champ magnétique par l'intermédiaire de sa dérive de Stokes. Il suffit donc de calculer la dérive de Stokes associée à l'onde, pour étudier son caractère dynamogène.
Ce résultat est le plus facilement illustré suivant une approche Lagrangienne, mais se distille rigoureusement des approches classiques type champ moyen [3-4] auxquelles on continue à faire appel pour expliquer la dynamo. En établissant ce lien, nous voulons offrir un point de vue critique sur des idées reçues concernant les effets moyen, type effet alpha.
Notre modèle est testé sur une classe d'ondes particulières, qui ont un écoulement de G.O.Roberts (grand classique pour la dynamo) comme dérive de Stokes. Ensuite, nous l'utilisons pour expliquer pourquoi des ondes inertielles et des ondes de Rossby dans des fluides en rotation rapide ne seront pas des dynamos très efficaces.
[1] Falkovich, G., 2009, JFM 638, 1-4
[2] Herreman, W. & Lesaffre, P., 2011, JFM 679, 32-57
[3] Braginsky, S. I., 1964, Sov. Phys. JETP 20, 726-735
[4] Krause, F. & Radler, K.-H., 1980, Berlin, Pergamon Press
Monday, September 24th, 11AM:
Reconfigurable self-assembly through chiral control of interfacial tension
Thomas Gibaud (Laboratoire de Physique, ENS Lyon)
The interfacial tension between molecular species in self-assembling systems plays a crucial role in determining the physical properties of the mesoscopic assemblages. The predominant method for controlling interfacial tension is the addition of surfactant molecules, which preferentially adsorb onto the interface and modify the interactions between the two phases. Using a model colloidal membrane (Fig.1) composed of chiral, rod-like fd-viruses, I will present a new method for controlling interfacial tension which does not require additional surfactant components, but instead utilizes the intrinsic chirality of the constituent rods.
I will demonstrate that chirality can be used to continuously tune the interfacial tension of a membrane and to drive a dramatic phase transition from two-dimensional membranes to one-dimensional twisted ribbons. Using a wide variety of microscopic techniques, this transition is characterized over length-scales, ranging from nanometers to microns. Finally, using optical forces we demonstrate that malleable chiral assemblages can easily be moved, stretched, attached to each other, and transformed between multiple polymorphic states, thus enabling precise assembly and sculpting of highly adaptable materials with complex topologies.
Fig.1 Using a mixture of fd viruses as model colloidal rods and polymers we induce the condensation of the rods into colloidal membranes, a monolayer of aligned rods. The microscopy images show from left to right the transition from colloidal membranes to twisted ribbons as we increase the chirality of the rods (scale bar: 2µm). The schematics below illustrate the structure of the membrane and the twisted ribbon.