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Dynamique anisotrope de particules colloïdales immergées dans un cristal liquide

Directeur de thèse : Jean-Christophe LOUDET - 05 56 84 56 30

La diffusion d’une particule sphérique dans un cristal liquide nématique n’est pas isotrope : il y a deux coefficients d’Einstein (milieu uniaxe), D|| et D⊥, décrivant respectivement le mouvement de diffusion parallèle et perpendiculaire au directeur. Plusieurs études expérimentales montrent que le rapport D||/D⊥ dépend de la structure moléculaire et de l’ancrage du directeur à la surface de la particule.

La nature et l’intensité de l’ancrage (conditions limites) déterminent pour une large part les interactions élastiques à longue portée entre particules et donc l’état plus ou moins agrégé du système. Une connaissance détaillée de l’ancrage ainsi que le couplage entre le directeur nématique (avec d’éventuels défauts topologiques) et l’écoulement hydrodynamique crée autour de la particule en mouvement, i.e. le couplage némato-hydrodynamique (peu exploré jusqu’à présent), sont essentiels en vue de développer des applications.

Dans ce projet, nous proposons une étude expérimentale et théorique de la diffusion anisotrope. Nous étudierons tout d’abord en volume, et de manière systématique, des particules à la fois sphériques et non-sphériques en faisant varier les conditions d’ancrage, la taille des objets ainsi que le type de cristaux liquides. Dans un deuxième temps, cette étude pourra être poursuivie dans un système bidimensionnel où les particules sont piégées à une interface fluide (par exemple une interface nématique-isotrope). Des couplages élasto-capillaires viendront sans nul doute enrichir la description physique de ces systèmes.

Nos résultats pourraient également être intéressants pour d’autres domaines comme celui des vortex optiques par exemple.