Physique des interfaces - Département de Physique de l'Ecole Normale supérieure

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Physique des interfaces

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Enseignant : Lydéric Bocquet
Chargé de TD : Joshua McGraw
ECTS : 3
Langue d’enseignement : Anglais

Description

Dans ce cours portant sur les « Soft Interfaces » (interfaces ‘molles’), nous introduirons les concepts clef de la matière dite molle (soft matter), vus sous l’angle de leurs interfaces.
La matière molle pourrait être définie comme l’ensemble des problématiques qui s’intéressent aux ‘formes complexes et à la structuration multiéchelle de la matière’, et parler plutôt de matière condensée « structurée » que de matière molle.
De par sa nature interdisciplinaire, la matière molle est un domaine protéiforme qui explore les propriétés de matériaux très variés : depuis le cœur ‘historique’ de la matière molle - macromolécules, colloïdes, polymères, cristaux liquides, gels, mouillage, membranes -, les milieux divisés – milieux granulaires, mousses, émulsions, … -, en passant par la multitude de matériaux biologiques, jusqu’aux derniers développements sur la matière active, l’auto-assemblage, les origamis moléculaires, ainsi que le transport fluidique aux micro- et nano- échelles. Elle se retrouve ainsi naturellement à l’interface entre plusieurs disciplines, physique, matériaux, chimie, … et a donc un rôle essentiel à jouer dans le développement d’une physique fondamentale interdisciplinaire.
Le cours introduira donc les concepts élémentaires de la matière molle et de ses interfaces – adsorption, mouillage, forces de van der Waals, forces entropiques, osmose, … et leur dynamique – ; ainsi que les outils théoriques associés, couplant physique statistique (transitions de phases, fluctuations, équation de Langevin, …) et physique des milieux continus (capillarité, mouillage, hydrodynamique, élasticité, électrodynamique des interfaces, …). L’accent sera mis sur les ordres de grandeurs et les phénomènes de couplages entre phénomènes (par exemple, hydro- ou elasto- capillaire), mais surtout sur les approches en lois d’échelles qui jouent un rôle clef dans l’analyse de propriétés souvent complexes.
Tout le long du cours, nous illustrerons ces concepts autour de l’étude de diverses expériences et phénomènes : effet Lotus et surfaces super-hydrophobes, mousses et films de savons (formes et écoulements), splashs et mouillage, effet théière, adhésion capillaire et matériaux granulaires (châteaux de sable et neige), frottement aux interfaces, membranes et plis, mouvements de la matière active et bactéries, transition de jamming, réseaux élastiques désordonnés, nanomatériaux et énergie issue des gradients salins, origamis capillaires et moléculaires, etc…

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