CDD Doctorant Étude des vortex acoustiques spatio-temporels pour la manipulation de particules et de cellules. H/F

Description du Poste

Sujet De Thèse

Contexte du projet :
Les vortex spatio-temporels (VST) représentent une classe de champs structurés de pointe. Introduits il y a une dizaine d’années en optique, ils n’ont été observés expérimentalement et décrits analytiquement en acoustique qu'il y a quelques années. Ils correspondent à des faisceaux acoustiques portant une singularité de phase dans le domaine mixte espace–temps, ce qui engendre un moment angulaire orbital L dont la direction n’est pas nécessairement alignée avec l’axe de propagation et peut être contrôlée par structuration spatio-temporelle. Cela contraste fortement avec les faisceaux acoustiques conventionnels, pour lesquels L est aligné avec la direction de propagation. Certains faisceaux acoustiques conventionnels permettent un mouvement elliptique des particules et induisent ainsi un moment angulaire de spin acoustique S, propriété formellement analogue à la polarisation des ondes électromagnétiques. Les VST portent de manière générale un moment S dont l’orientation peut être contrôlée indépendamment. En raison de ces moments angulaires, les VST offrent des possibilités inédites pour la manipulation de particules. Le transfert de L et de S du faisceau vers les particules irradiées induit leur mise en mouvement via des forces et des couples de rayonnement dépendant du temps, permettant des dynamiques particulaires impossibles à obtenir avec des faisceaux stationnaires. Grâce à ces degrés de liberté supplémentaires, la manipulation de particules au moyen des VST pourrait trouver des applications dans les cellules biologiques, en distinguant les différentes réponses au champ de cellules de types variés présentant des rigidités différentes. En tant que champs structurés polychromatiques relativement complexes, les VST présentent certains défis tant du point de vue analytique qu’expérimental. La plupart des descriptions théoriques élaborées des champs acoustiques et de leur interaction avec les particules, ainsi que les relations de conservation, reposent sur l’hypothèse de monochromaticité des champs ; une révision des bases théoriques est donc nécessaire. Du point de vue de la génération, la conception de sources permettant à la fois un couplage espace–temps et une large bande passante est particulièrement difficile. Un autre problème réside dans l’intégration de la source au sein d’un environnement microfluidique dans lequel les particules sont immergées.

Objectifs :
Dans le cadre de cette thèse de doctorat, nous visons la description analytique, l’optimisation numérique et l’observation expérimentale potentielle de la manipulation de particules par des VST acoustiques. Grâce à l’optimisation de l’interaction champ–particule, notamment du couple induit, les paramètres nécessaires du faisceau devront être déterminés, révélant ainsi les propriétés du système générateur. L’objectif à long terme est de distinguer de véritables cellules cancéreuses par l’observation du couple induit.

Missions :
La majeure partie des travaux de recherche sera de nature analytique et numérique. En particulier, trois principales tâches théoriques devront être menées : (i) la détermination d’une forme appropriée du champ, (ii) la modélisation de la particule en tenant compte de l’orientation biologique du projet, (iii) la description de l’interaction du faisceau avec la particule. Ensuite, une optimisation numérique du VST devra être réalisée afin de maximiser ses capacités de manipulation et son potentiel de discrimination des particules. Une perspective stimulante de participation au processus de fabrication de la source et aux mesures expérimentales est également ouverte. Nous recherchons donc un(e) candidat(e) fortement motivé(e), disposant d’une solide formation théorique et numérique en acoustique et en microfluidique, et désireux(se) d’élargir son expertise à la mise en œuvre expérimentale et à la caractérisation de champs d’ondes acoustiques avancés, en considérant l’expérimentation comme un complément essentiel à la théorie.

Votre Environnement de Travail

L'Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (UMR CNRS 8520 est situé à Villeneuve d'Ascq, près de la ville de Lille (France). Avec un effectif total de plus de 500 personnes, l'institut couvre un large éventail d'activités de recherche allant de la physique à la science des matériaux, l'acoustique, la micro- et nanotechnologie.

Financement : Ce contrat est soutenu par le projet ANR JCJC STIMULE (Champs acoustiques inhomogènes modulés spatio-temporellement pour sonder les propriétés mécaniques des particules biologiques).

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération brute est de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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