Acoustophorèse, Pinces acoustiques, Lévitation acoustique, Microfluidique, Matière active

Les techniques de manipulation acoustiques se sont diversifiées avec l'usage croissant de pinces acoustiques comme techniques de manipulation ou de tri d'objets microscopiques, permettant l'analyse ou la séparation rapide et sans contact ni marquage de particules biologiques et inorganiques. Cependant, si le phénomène est expérimentalement et théoriquement bien compris pour des objets sphériques, il a été montré que des micro-cylindres métalliques pouvaient se propulser efficacement dans l'eau sous l'influence d'une onde stationnaire ultrasonore dans une cavité résonnante, ce qui n'est pas prévu par la théorie. Nous explorons dans cette thèse les origines possibles de cette propulsion, ainsi que sa dépendance aux propriétés du champ acoustique. En plus d'expériences en laboratoire, nous nous appuyons sur des expériences réalisées en microgravité afin de démontrer le rôle important joué par la position du plan de lévitation acoustique. De plus, nous avons observé durant ce travail expérimental qu'un effet inattendu pouvait apparaître lorsque les objets piégés par acoustique sont illuminés avec une longueur d'onde optique spécifique. Dans ces conditions particulières, une inversion du confinement acoustique latéral se produit, ce qui sort également du cadre théorique canoniquement établi de l'acoustophorèse. Nous avons démontré que cet effet dépend fortement des caractéristiques des ondes acoustiques et optiques affectant les particules en lévitation. A l'aide d'expériences modèles et de simulations numériques, nous avons pu proposer une origine possible à cette observation basée sur un mécanisme thermoacoustique. Ce phénomène a également un fort potentiel pour la séparation sélective d'espèces en fonction de leurs propriétés optiques, acoustiques et mécaniques.