Séminaires


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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Conférence IPR : Gabriel TOBIE – « Habitabilité des océans internes des lunes de glace de Jupiter et de Saturne »

  DATE : Mardi 17 Octobre 2017 – 12h15 – Le Diapason – Campus de beaulieu – Rennes

Conférencier : Gabriel TOBIE, Chargé de Recherche CNRS – LPG, UMR 6112

Résumé:
L’exploration des systèmes de Jupiter de Saturne, respectivement par les missions Galileo (1996-2003) et Cassini-Huygens (2004-2017) a révélé que plusieurs lunes autour de ces deux planètes géantes abritent des océans salés sous leur surface glacée. La composition de ces océans résulte probablement de processus aqueux assez complexes, impliquant des interactions entre de l’eau, des roches et des composés organiques et différents éléments volatiles à partir des quels ces objets se sont formés. La sonde américaine Cassini a apporté les premières preuves de processus aqueux actifs à l’heure actuelle à l’intérieur d’Encelade, faisant de cette petite lune de Saturne une cible prioritaire pour la recherche de vie dans le Système solaire. Même s’il n’y a pas encore de preuve direct, des processus similaires pourraient se produire dans d’autres lunes, en particulier Europe, une des lunes majeures de Jupiter. Europe et Encelade ont la particularité d’être soumises à de puissants effets de marée qui peuvent produire une grande quantité de chaleur dans leur intérieur et ainsi maintenir des conditions propices au développement de la vie. Estimer le potentiel exobiologique de ces océans internes nécessite de mieux comprendre la structure et la composition interne de ces lunes et leur évolution passée. Des missions spatiales se préparent actuellement en Europe (ESA JUpiter ICy moon Explorer) et aux Etats-Unis (NASA Europa Clipper) pour poursuivre l’exploration des lunes de Jupiter, avec comme but principal d’évaluer l’habitabilité de leurs océans. Au cours de cette présentation, j’illustrerai à partir de quelques exemples comment en combinant observation, modélisation numérique, expérimentation en laboratoire, il est possible de contraindre l’habitabilité de ces lunes.

Illustration voir fichier joint.

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Conférence IPR de rentrée : Jean-marie VIGOUREUX – « L’univers en perspective »

DATE : 26 Septembre 2017, 12h15 au Diapason

Conférencier : Jean-Marie VIGOUREUX, Professeur de physique et chercheur à l’Université de Franche-Comté – Institut UTINAM

En 1905, Einstein, alors âgé de 26 ans, n’hésite pas à bouleverser nos concepts usuels d’espace et de temps pour « remettre la physique en ordre ». Ses résultats, ont quelque chose de bouleversant : voir des longueurs qui se contractent et des durées qui s’étirent trouble notre représentation du monde ; nous pouvons en être désorientés et comprenons que se soient élevées tant de discussions passionnées autour d’une telle théorie. Il est cependant possible de la comprendre en y entrant pas à pas.

Le « voyage en relativité » proposé dans cette conférence s’adresse à tous. Nous y verrons en particulier que l’essentiel de cette théorie n’est pas d’abord dans ces résultats spectaculaires, mais dans une façon nouvelle de décrire et de penser l’univers.

 

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Séminaire MMC : Michel Louge « Statistical mechanics of hysteretic capillary phenomena: predictions of contact angle on rough surfaces and liquid retention in unsaturated porous media »

DATE : le Mardi 27 Juin prochain en salle 120 à 11H bâtiment 11E.

Intervenant : Michel Louge, de l’Université de Cornell,

Résumé :
We describe a statistical mechanics approach to hysteretic capillary phenomena with two examples: the retention of a liquid in an unsaturated porous medium; and the behavior of the triple gas-solid-liquid contact line on a rough surface. In both cases, random geometry of pores or cavities produces a frozen disorder that is subject to the collective release of capillary energy in first-order phase transitions. In unsaturated porous media, this may lead to Haines jumps. For the advancing and receding contact line, the analysis predicts six distinct regimes that include the classical Cassie-Baxter state, metastability, and other behavior observed in experiments

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Séminaire exceptionnel de Meredith KUPINSKI : « Passive Imaging Polarimetry of Outdoor Scenes »

Date : Mercredi 12 juillet, 11h00,
Lieu:  télé-amphithéâtre immersif du PNRB-Beaulieu
Intervenante : Meredith KUPINSKI (Associate Research Professor at College of Optical Sciences, TUCSON, Univ. of Arizona, USA)

Abstract :
Our research vision is to establish quantifiable and reliable knowledge
concerning the utility of imaging polarimetry. This knowledge would have practical
value towards improving image analysis, informing technology investment, and
developing new mathematical models and information metrics. In atmospheric
sciences, polarimetry provides valuable constraints on optical and microphysical
properties of aerosols when a strict accuracy requirement of 0.5% uncertainty in
degree of linear polarization (DOLP) is met. To address this challenge the Jet
Propulsion Laboratory and University of Arizona (UA) developed and built the
Multi-angle Spectro-Polarimetric Imager (MSPI). Ground-MSPI is an 8-band
ultraviolet-visible-near infrared pushbroom camera, measuring polarization at
470, 660, and 865 nm. MSPI advances the state of the art in imaging
polarimeters by measuring intensity and a Stokes parameter simultaneously at a
single pixel. Because of its unprecedented accuracy, MSPI enables new scientific
applications of polarimetric imaging where previously the signal-to-noise or
alignment artifacts of earlier instruments provided poor results. MSPI images
show interesting trends in Angle of Linear Polarization (AoLP) images even when
the DoLP is less than 2%. In this talk GroundMSPI AoLP images are reported
with respect to dependency on surface texture, surface orientation, albedo, and
illumination conditions. Agreement with well-known principles of polarized light
scattering are illustrated, and several special cases are described.

Venez nombreux assister  à ce séminaire en imagerie polarimétrique passive, domaine dans lequel le College of Optical Sciences de Tucson fait figure de référence mondiale.

(Pour info, la salle de téléprésence immersive de l’ENSSAT a été réservée sur ce créneau pour permettre aux collègues Lannionais de suivre facilement le séminaire.)

Vous trouverez via ce lien le pdf de la biographie de Meredith KUPINSKI : View Fullscreen

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Séminaire exceptionnel du Dr. Nobuyoshi MIYAMOTO : « Soft inorganic materials: the liquid crystalline colloids of inorganic nanosheets with ultra-high aspect ratio.

DATE : Lundi 26 Juin 2017, 14h00 en salle 120, bât.11E

Intervenant : Dr. Nobuyoshi MIYAMOTO
Associate Professor
Research Director of Materials and Energy Device Research Center of Fukuoka Institute of Technology (FIT-ME), Fujuoka, JAPAN

Abstract: Inorganic nanosheets, which are obtained by exfoliation of layered materials such as graphites, are unordinary colloidal particles as characterized by the ultimately anisotropic shape with uniform 1 nm thickness and lateral size of microns. Due to spontaneous orientation of the anisotropic particles, the colloids of nanosheets form liquid crystal phases, depending on the size and concentration. Combinations of liquid crystalline nanosheets with synthetic polymers, biopolymers, or living bacteria opens lead to variation of composite materials with regulated structures applicable. in many ways such as soft-actuators and sensors. The fundamentals of liquid crystalline nanosheets and our recent application researches will presented in this lecture

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