Du plancton comme modèle de particule active ?
Salima RAFAÏ
LIPhy, CNRS, Grenoble
Les suspensions d'organismes vivants motiles représentent un système hors-équilibre de matière condensée d'un grand intérêt d'un point de vue fondamental ainsi que pour des applications industrielles. Il s'agit de suspensions composées d'unités autonomes - particules actives - capables de convertir l'énergie stockée en mouvement. Les interactions entre les particules actives et le liquide dans lequel elles nagent donnent lieu à des contraintes mécaniques et à un mouvement collectif à grande échelle qui ont récemment suscité beaucoup d'intérêt pour les communautés physiques et mécaniques. Du point de vue industriel, les microalgues sont utilisées dans de nombreuses applications allant de l'industrie alimentaire au développement de nouvelles générations de biocarburants. Les plus grands défis concernant toutes ces applications sont les processus de séparation, de filtration et de concentration des microalgues. Il existe donc un réel besoin d'une meilleure compréhension de l'écoulement de matière active pour assurer un contrôle optimal de ces systèmes.
Nos travaux récents sur les suspensions de micronageurs seront présentés. La micro algue Chlamydomonas Reinhardtii utilise ses deux flagelles antérieurs pour se propulser en milieux aqueux. Elle produit alors une marche aléatoire avec persistance que l'on peut caractériser quantitativement en analysant les trajectoires produites. Par ailleurs, en présence d'un stimulus lumineux, elle biaise sa trajectoire pour la diriger vers la lumière: phénomène que l'on appelle phototactisme. Par un couplage expériences et modélisation, nous proposons d'extraire à partir des caractéristiques hydrodynamiques de cette microalgue les propriétés génériques des suspensions de micronageurs. Comment la nage d'une particule active se couple-t-elle à un écoulement ? Comment la dispersion de particules actives est affectée par les interactions hydrodynamiques ?
Matthieu Martin, Alexandre Barzyk, Eric Bertin, Philippe Peyla, Salima Rafaï. Photofocusing: Light and flow of phototactic microswimmer suspension. Physical Review E , 2016, 93 (5), pp.051101(R).
Xabel Garcia, Salima Rafaï, Philippe Peyla. Light Control of the Flow of Phototactic Microswimmer Suspensions. Physical Review Letters, 2013, 110, pp.138106.
Salima Rafaï, Levan Jibuti, Philippe Peyla. Effective Viscosity of Microswimmer Suspensions. Physical Review Letters, 2010, 104, pp.98102.
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CONFÉRENCES
Auto-organisation en physique et en biologie, morphogenèse, ondes-particules, turbulence, physique non linéaire, Colloque International en mémoire d’Yves Couder à l'ENS et UPCité, 4 Juin 2024
Bifurcations and Instabilities in Fluid Dynamics, Edinburgh, Scotland, 24 Juin 2024
Physics of Wave Turbulence and beyond: Celebrating the 60th birthday of Sergey Nazarenko., Les Houches, 2 Septembre 2024