Description du sujet de thèse

Influence des interactions non conservatives entre les particules et les parois sur l'organisation et le transport colloïdal

La distribution de Gibbs-Boltzmann est une clé importante pour comprendre l'organisation spatiale des objets à micro- et nano-échelle près des interfaces, qu'il s'agisse de colloïdes, de marcomolécules ou autres. Typiquement, une interaction conservatrice, par exemple électrostatique ou de van der Waals, varie en fonction de la distance par rapport à la paroi et détermine donc l'organisation spatiale à cet endroit. Outre cette distribution quasi-statique, le transport advectif des objets peut être fortement influencé par de telles distributions, car la dépendance spatiale du profil de vitesse est couplée à celle de la distribution de Boltzmann - la probabilité d'avoir une certaine vitesse et donc un déplacement donné pendant un certain temps est donnée par la probabilité de se trouver dans une certaine position dans l'espace [1].

Dans ce contexte généralisé d'organisation et de transport, les interactions hydrodynamiques entre les particules et les parois limitrophes ouvrent une nouvelle voie pour contrôler l'organisation spatiale, et donc le transport près de la surface, des objets colloïdaux. Les interactions hors équilibre qui nous intéressent ici sont typiquement des forces qui dépendent de la vitesse et qui s'apparentent à un soulèvement, et qui peuvent être dues à l'hétérogénéité du substrat ou du mélange, à la mollesse ou à l'électrocinétique. Ces interactions intrinsèquement hors équilibre ne sont toutefois pas très bien comprises expérimentalement et leur inclusion dans une théorie statistique est un défi. Néanmoins, ces interactions hors équilibre peuvent être importantes, par exemple, dans toute la biologie à micro-échelle, où la plupart des objets sont à l'échelle colloïdale, où les interfaces ne sont jamais très éloignées et où les fluides sont très complexes.

Dans cette thèse principalement expérimentale, l'étudiant étudiera l'organisation et la dynamique des particules colloïdales près de la paroi dans des situations complexes de non-équilibre. La principale technique expérimentale utilisée au cours du projet est la microscopie de fluorescence à réflexion interne totale (TIRFM, également appelée microscopie à onde évanescente) en conjonction avec la microfluidique pour contrôler l'écoulement. Bien qu'il ne soit pas nécessaire d'être familier avec la technique TIRFM ou la microfluidique, une expérience combinant la physique expérimentale, l'hydrodynamique, la matière molle et/ou la physique statistique sera un atout pour le candidat retenu pour le poste. En outre, une expérience spécifique en optique ou en microscopie, en analyse d'images, en traitement de données et/ou en modélisation mathématique serait utile. Nous recherchons avant tout un étudiant motivé, travailleur, ayant l'esprit d'équipe et curieux pour rejoindre une équipe solidaire, active et interdisciplinaire.

Le doctorat devrait commencer fin 2025 et est entièrement financé par le Conseil européen de la recherche dans le cadre d'une subvention de consolidation détenue par le PI. L'étudiant fera partie du Laboratoire Gulliver, travaillant dans le centre de Paris, France, à l'Institut de Microfluidique IPGG, et à l'ESPCI - Université PSL. Les candidats intéressés sont encouragés à envoyer une lettre de motivation spécifique au projet, un CV et les coordonnées de références au PI.

Contexte de travail

A Gulliver, nous sommes des théoriciens et des expérimentateurs travaillant à l'interface de la physique, de la chimie, de la biologie et de l'informatique. Nos recherches portent sur la matière molle (colloïdes, polymères, cristaux liquides, matière granulaire, feuilles minces...), la matière active (colloïdes autopropulsés, gouttelettes qui nagent, grains qui marchent, essaims de robots...) et les systèmes moléculaires (ADN, ARN, enzymes...). Nous étudions divers aspects de ces systèmes tels que la topologie, l'auto-assemblage, les interfaces, le traitement de l'information, l'évolution..., tout en développant des méthodes théoriques générales. Le nom Gulliver reflète la diversité des échelles étudiées dans le laboratoire.

Contraintes et risques

Travail dans des laboratoires ou l'utilisation d'une hotte a chimie soit un possibilité