Séminaires


Séminaire MMC : Ludovic Keiser & José Bico « Instabilités interfaciales: deux illustrations »

Date et lieu: Vendredi 20 octobre, 11h. bât. 11E, salle 120.

Intervenants : Ludovic Keiser & José Bico / Laboratoire PMMH, ESPCI Paris

– Détergence
Comment peut-on extraire de l’huile d’un milieu confiné? Nous étudions une expérience de détergence dans laquelle de l’huile piégée dans un coin formé par deux plaques est chassée par une solution de tensio-actif, mouillant préférentiellement les plaques. La rencontre des deux liquides conduit à une déstabilisation de l’interface, des doigts réguliers apparaissent progressivement et des gouttes finissent par se détacher. Ces gouttes fuient la partie confinée de la cellule et l’huile peut facilement être collectée.

– Étalements fleuris de Marangoni
Déposons une goutte d’un mélange d’eau et d’alcool à la surface d’un bain d’huile. Si la goutte est suffisamment alcoolisée, elle s’étale et éclate spontanément en une myriade de gouttelettes. La taille des gouttelettes éjectées dépend fortement de la concentration initiale d’alcool. Tout comme dans l’effet « larmes de vin », l’évaporation plus rapide de l’alcool induit des gradients de tension de surface (effet Marangoni) qui eux-mêmes engendrent un écoulement.  Le couplage complexe entre hydrodynamique interfaciale, mouillage et évaporation peut être appréhendé par des lois d’échelle analytiques.

Nous tenterons d’illustrer ces deux phénomènes par des démonstrations en direct.

 

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Ph-Day : Journée des non-permanents de l’IPR / mercredi 18 octobre 2017

 Dans le cadre de l’animation scientifique à l’IPR , un Ph-Day a été organisé le 18 octobre 2017 dans les locaux du Diapason.

Cet évènement s’adressait à l’ensemble des personnels de l’IPR.

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Séminaire DPM : Matthieu Génévriez « Experimental studies of the photodetachment of negative ions »

Intervenant : Matthieu Génévriez

Diplômé 2012 du Master de Physique de l’Université de Rennes 1, vient de compléter sa thèse àl’Institute of Condensed Matter and Nanosciences, Université Catholique de Louvain, Belgique. Il présentera des résultats de sa thèse.

DATE : le jeudi 19 octobre à 16h, salle 50 au bâtiment 11B

Résumé :
Negative ions are weakly bound systems in which electron correlations
play a predominant role. Photodetachment, i.e., the photoelectric effect
for anions, is a convenient way to probe these fragile ions, which
possess only a few bound states. Beyond its interest for the basic study
of few-body, strongly correlated systems, photodetachment is also an
important phenomenon for stellar and atmospheric physics, a major
example being the fact that photodetachment of H- is responsible for
most of the Sun’s opacity in the visible and near-infrared parts of the
electromagnetic spectrum. In view of this importance, recent alleged
discrepancies between theory and experiment have prompted new studies of
the photodetachment atomic anions.

The seminar will be dedicated to results we have recently obtained on
the photodetachment of the hydrogen, helium and oxygen atomic anions.
Early work was devoted to measuring absolute one- and two-photon
photodetachment cross sections using a new, robust technique developed
in-house. Measurements were performed over unprecedented photon energy
ranges, and helped to resolve persistent discrepancies between theory
and experiment. We have also constructed a velocity map imaging
spectrometer with the aim of recording the 3-dimensional velocity
distribution of the photodetached electrons, and have used it in a
series of measurements on O-. Finally, results on the strong-field,
sequential double photodetachment of He- will be presented, with
emphasis on how the combination of theory and experiment provides a
detailed understanding of the intricate series of resonances at play.

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Séminaire Ilsa Cooke : « Diffusion, Desorption & Destruction: Energetic and Thermal Processing of Interstellar Ices »

Intervenante : Ilsa Cooke (Department of Chemistry, University of Virginia, USA)

Date et lieu :  jeudi 5 octobre 14h-15h dans la salle 50 B11B

The interstellar medium, despite its chemically hostile environment, is host to a rich chemistry including several large organic molecules. Many of these species originate from reactions in icy dust grain mantles and are subsequently transferred to the gas, either by warm-up during star formation or by non-thermal mechanisms. The influence of these icy dust grains extends to protoplanetary disks, in which they play an important role in the rate of formation and composition of planetary systems. A large amount of work has been produced in the past few decades to study analogues of astrophysical ice mantles; however, many of the processes occurring within the ices remain to be quantified. Astrochemical models have historically focused on gas phase chemistry, though increasingly sophisticated surface chemistry models are now being implemented. These models rely on accurate rates, cross sections and barriers for processes at the surface and in the bulk of ice mantles. In this talk, I will present quantitative laboratory measurements of diffusion, desorption and destruction processes in interstellar ice analogues. In part one, I will describe CO2 ice spectroscopy focusing on CO2 longitudinal phonons as a tool to study ice mixing and diffusion. In parts two and three, I will discuss our measurements of diffusion and desorption barriers for CO:CO2 binary ices. Lastly, I will present our current work to produce a new body of photodestruction cross sections for a range of astrophysically-relevant ice species. Each of these studies provides quantitative data that can be directly input into astrochemical models and that will be particularly important as we learn more about interstellar ice composition with JWST.

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PROGRAMME DES CONFERENCES IPR 2017-2018

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Séminaire MMC : Angelo POMMELLA « The role of the microstructure in soft systems : from dynamics to rupture »

DATE : Vendredi 6 octobre 2017 – 11h00
               Salle 050 Bat 11B

Intervenant : Angelo Pommella, Laboratoire Charles Coulomb, Université de Montpellier

Résumé :
Structural changes and rupture phenomena are ubiquitous in soft matter systems under stress, beingoften related and central to determine the final properties of medical, food, and personal care products. Indeed, some bio-applications deal with soft objects (e.g. vesicles) under flow while othersrequire specific supports (bio-gels) in static stressed conditions. In both cases, the dynamics and the rupture strongly depend on the time-dependent evolution of the internal structure. In this talk, I will present three studies aiming to elucidate some key mechanisms of the dynamics and rupture of
vesicles and bio-gels under different stress conditions. In the first part of the talk, I will focus on multilamellar vesicles. Giant vesicles (typical diameter 10 – 100 microns) are usually generated by the folding of a lamellar phase made of amphiphilic molecules and can be either unilamellar (made of a single bilayer) or multilamellar (made of a stack of bilayers). Their collective behaviour has been studied extensively but experimental results on the flow behaviour of individual multilamellar ve- sicles are lacking. We used a simple shear flow to investigate the dynamic behaviour of multilamellar
vesicles. We compared the results with the well-known dynamics of unilamellar vesicles and emulsion droplets finding surprisingly analogies with both systems. We explained these analogies analysing the evolution of the vesicle microstructure under flow. In the second part of the talk I will present a study on unilamellar vesicles. While the flow-induced dynamics upon small deformation of giant vesicles is well-known, the behaviour upon large deformation, such that unilamellar vesicles break, has rarely been studied for the case of flow-induced deformation. We investigated how break-up of unilamellar vesicles is affected by the mechanical properties of vesicle membranes under flow. We
used an acoustic microstreaming flow, a complex flow generated by an ultrasound-driven bubble, to probe the effect of the excess area and the area stretching modulus. We demonstrated that selective break-up based only on the mechanical properties of different vesicle populations can be achieved opening the way to vesicle sorting mechanism under flow. In the last part of the talk, I will show an investigation on the failure of agarose gels. So far, many studies approached the failure of soft systems from a macroscopic point of view while, very few focussed on the microscopic structure and, usually, only after failure takes place. We investigated the time-evolution of the dynamics of the gel microstructure when a constant stress is imposed to the gel leading to the material failure. We used a novel experimental setup combining rheology and dynamic light scattering. The results show the presence of a heterogeneous dynamic activity in the gel microstructure predicting the imminent failure. These dynamic events are not present in the rheological macroscopic behaviour.

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Séminaire MMC : Emilie Verneuil « Polymer powder dissolution : wetting, dilution and shear »

Date et lieu: Vendredi 29 septembre, 11h, bât. 11E, salle 120

Emilie Verneuil, Laboratoire SIMM/ESPCI/CNRS, Paris

Résumé: Powders of large molar mass polymers are known to readily form lumps when poured in water: chocolate powder in cold milk, baby formula in water, polymer additives for drilling fluids,… to give a few examples. The powder dissolution process can be divided into two steps: (i) Wetting of the powder grains by water, and capillary penetration into the grains porosity; (ii) Swelling of the polymer by water down to a dilute aqueous solution of polymer.
In a first part, I will discuss the wetting dynamics of water on soluble polymer substrates that controls step (i). Second, I will identify the physical properties controlling the swelling of the gel layer that forms between the dry solid and the aqueous solution, and show how shear contributes to its erosion, giving scaling laws to describe lumps dissolution (ii).

 

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Séminaire MMC : Pascal PANIZZA « Formation of labyrinthine drying patterns in 2D model porous media »

 

DATE : Vendredi 22 septembre, 11h, bât. 11E, salle 120

Intervenant: Pascal PANIZZA ,  Département Matière Molle, IPR

Résumé: The evaporation of liquid dispersions is important in civil engineering as salt weathering damages the built environment and in material science for the design of novel smart materials at the micro- and nano-scale. Yet, this issue has remained elusive notably because of complex couplings between the formation of solid deposits and the various transport phenomena that occur during drying. To address this problem, we investigate drying of colloidal suspensions or surfactant solutions confined in 2D porous model media allowing us to overcome optical limitation inherent to bulk systems. We observe the formation of thin solid films that connect adjacent posts to form a maze. Our experiments show that the formation dynamics of these out of equilibrium patterns is controlled by a regular succession of Haines jumps. Identifying the elementary mechanisms yielding the formation of the deposits at the pore scale, we establish a pore-network model that well captures the final topology and formation dynamics of the  observed labyrinthine structures. Using simple arguments, we predict the topological changes in the drying pattern at the pore scale as a function of the relevant geometrical parameters (sample thickness and contact angle that the liquid makes with the substrate). Our experiments confirm our theoretical predictions.

 

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Séminaire Etienne BARTHEL : How triple line pinning affects wetting on textured surfaces

 DATE : 15 septembre 2017,  11H, salle 120, Bât 11E

Intervenant : Etienne BARTHEL
Laboratoire:
SIMM/ESPCI/CNRS, Paris

 

Résumé: We have explored the role of triple line pinning on various surfaces. We have first considered periodic superhydrophobic surfaces. We have found that the receding contact angle is controlled by “point” defects : when the triple line adjusts between consecutive rows, it forms kinks which turn out to be the weakest pinning points. We have shown that such these kinks explain : 1) reduced receding contact angles 2) jerky line motion 3) surface fraction scaling. A linear relation with surface fraction is found only for large surface fractions (the Cassie relation) ; it is superseded by a singular behavior at low surface fractions. These results most likely solve the issue of the applicability of the Cassie relation to superhydrophobic surfaces. Then, we have explored the impact of texture inclination in the Wenzel state. We show that for inclined textures, the triple line can unexpectedly move only “against the
nap”, i.e. opposite the direction in which the textures point. The evolution of the advancing contact angle with inclination can only be explained by a 3D calculation of pinning. In both cases, simple rules of mixture do not satisfactorily account for the data.

 

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Conférence IPR : Stéphane MANGIN – « Le magnétisme sous les spots »

DATE : 21 Novembre 2017 – 12h15 – Le Diapason, Campus de beaulieu, Rennes

 Conférencier : Stéphane Mangin, Institut Jean Lamour, Université de Lorraine

Résumé :
L’énorme quantité d’informations générées par l’Internet des Objets demande des espaces de stockage, et des vitesses de traitement gigantesque. Aujourd’hui la majorité de l’information stockée sur les ordinateurs et dans le nuage (cloud) est physiquement présente sur des disques durs.
Pour le disque dur, le stockage binaire de l’information (0 et 1) est réalisé sur un medium granulaire constitué de phases magnétiques nanoscopiques qui se comportent comme autant d’aimants au passage de la tête de lecture. Pour écrire l’information, il faut donc être capable de retourner l’aimantation de ces nano-aimants. Ceci est réalisé par l’intermédiaire d’un champ magnétique. Cette méthode atteint aujourd’hui ses limites et il ne semble plus possible d’augmenter la vitesse d’écriture et de lecture tout en accroissant la densité d’information stockée.
Lors de cet exposé je présenterai les limites actuelles de l’ enregistrement magnétique avant de démontrer que l’on peut utiliser des pulses de lumière laser ultrarapides pour retourner l’aimantation à l’échelle nanométrique. Ce retournement d’aimantation « tout optique » découvert en 2007 n’avait jusqu’alors pu être observé que pour un type de matériau particulier : un alliage de cobalt, de fer et de gadolinium.[1] Le groupe de l’Institut Jean Lamour à l’université de Lorraine, en collaboration avec des équipes de l’Université de Californie San Diego (UCSD) a démontré que ce phénomène était beaucoup plus général et qu’un grand nombre de matériaux magnétiques pouvaient montrer cette propriété[2] parmi lesquels les milieux granulaires utilisés dans l’enregistrement magnétique.[3] Un faisceau laser polarisé permet de retourner l’aimantation de ces matériaux dans un sens ou dans l’autre. Il est ainsi possible d’enregistrer de l’information sur un matériau magnétique à l’endroit où le laser agit. Effectuer ces renversements d’aimantation par la lumière permet par ailleurs de stocker et de lire l’information beaucoup plus rapidement. En plus d’être bien plus rapide, ce phénomène de retournement d’aimantation semble nécessiter beaucoup moins d’énergie que les systèmes actuels.[4] Ces découvertes nous permettent d’envisager un stockage de l’information ultime plus rapide et moins gourmand en énergie.

[1] C.D. Stanciu, F. Hansteen, A.V. Kimel, A. Kirilyuk, A. Tsukamoto, A. Itoh, T. Rasing, Ultrafast Interaction of the Angular Momentum of Photons with Spins in the Metallic Amorphous Alloy GdFeCo, Phys. Rev. Lett., vol. 98, 207401, 2007.

[2] S. Mangin, M. Gottwald, C.-H. Lambert, D. Steil, V. Uhlir, L. Pang, H. Hehn, S. Alebrand, M. Cinchetti, G. malinnowski, Y. Fainman, M. Aeschlimann, E.E. Fullerton, Engineered materials for all-optical helicity-dependent magnetic switching, Nat. Mater., vol. 13, pp-286-292, 2014.

[3] C.H. Lambert, S. Mangin, B.S.D.C.S. Varaprasad, Y.K. Takahashi, M. Hehn, M. Cinchetti, G. Malinowski, K. Hono, Y. Fainman, M.Aeschlimann, E.E. Fullerton, All-optical control of ferromagnetic thin films and nanostructures , Science, vol. 345, pp-1337–1340, 2014.

[4] M.S. El Hadri, M. Hehn, P. Pirro, C.-H. Lambert, G. Malinowski, E.E. Fullerton, S. Mangin, Two types of all-optical magnetization switching mechanisms using femtosecond laser pulses, Phys. Rev. B, vol. 94, pp. 064412, 2016.

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