Description du sujet de thèse

Physique statistique des mélanges hors équilibre : diffusion de traceurs et interactions à longue portée

Le transport de la matière molle à petite échelle est au cœur de nombreux défis scientifiques modernes, tels que la conception de nouveaux nanomatériaux ou de dispositifs nanofluidiques, ou la compréhension de l'auto-organisation intracellulaire. Ces systèmes se caractérisent par leur forte hétérogénéité et leur nature hors-équilibre. D'un point de vue théorique, l'interaction entre ces deux caractéristiques rend la description analytique de ces systèmes particulièrement difficile, et les modèles disponibles sont généralement limités à des systèmes à une seule espèce, avec de simples interactions par paires entre les constituants.

Récemment, nous nous sommes concentrés sur les propriétés associées aux traceurs dans des suspensions modèles hors-équilibre (qui incluent des thermostats multi-températures, ou des interactions non réciproques) qui ont été introduites récemment, et qui ont reçu beaucoup d'attention de la part de la communauté scientifique. Des calculs analytiques, basés sur des théories stochastiques linéarisées, couplés à des simulations de dynamique brownienne, ont révélé comment la nature hors-équilibre des mélanges pouvait conduire à une diffusion augmentée et à la formation de paires de particules qui s'auto-propulsent.

L'objectif de la thèse est double : (i) l'étudiant étendra d'abord les résultats analytiques, qui ont été obtenus dans le cadre d'une approche perturbative, à des géométries confinées. Le projet ouvrira également la voie à des modèles plus complexes, dans lesquels des interactions à longue portée (chimiotactiques ou électrostatiques) entre les constituants seront incorporées ; (ii) en parallèle, l'étudiant travaillera sur des aspects plus fondamentaux de la théorie stochastique des champs qui a été employée jusqu'à présent. En particulier, un objectif sera d'aller au-delà de l'approximation linéaire et gaussienne employée jusqu'à présent, et d'incorporer l'effet des interactions répulsives du coeur dur. Le travail sera essentiellement analytique : le candidat doit avoir un goût pour les processus stochastiques, la théorie statistique des champs et les méthodes perturbatives.

Compétences attendues :
- anglais courant
- formation très solide en physique fondamentale (master en physique théorique)
- compétences en communication écrite et orale

Contexte de travail

La thèse se déroulera au sein de l'équipe MEM (Modélisation et Expériences Multi-Echelles) du laboratoire PHENIX.

L'environnement financier de la thèse est apporté par le projet ANR TRANONEQ porté par Pierre Illien. Cet accompagnement permettra notamment de bénéficier d'un poste de travail et de financer des missions (écoles, conférences…).

Le/la candidat·e bénéficiera des ressources informatiques du laboratoire. L’équipement en machines de high-performance computing lui permettra de mener à bien l’essentiel de ses travaux. Au besoin, les ressources mutualisées de Sorbonne Université (super-calculateur MESU) pourront être utilisées.

Contraintes et risques

Aucun.