Thèse soutenue

Séparation de phases dans les systèmes actifs : empreintes de non-équilibre
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Auteur / Autrice : Giordano Fausti
Direction : Hugues Chaté
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 17/12/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Ile de France
Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....)
Laboratoire : Service de physique de l'état condensé (Gif-sur-Yvette, Essonne)
Jury : Président / Présidente : Olivier Dauchot
Examinateurs / Examinatrices : Giuseppe Gonnella, Ignacio Pagonabarraga, Cécile Cottin-Bizonne, Antonio Celani
Rapporteurs / Rapporteuses : Giuseppe Gonnella, Ignacio Pagonabarraga

Résumé

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La matière active désigne une classe des systèmes hors-équilibre dans laquelle l'énergie est dissipée localement par ses constituants pour se transformer en mouvement. Grâce à l'interaction entre les particules, il y a une grande variété de phénomènes collectifs. Ainsi, dans certains systèmes, il peut y avoir une séparation de phase entre des zones de haute et basse densité, même en l’absence de force d’attraction.À la base de la séparation de phase appelée motility-induced phase-separation (MIPS), il y a une rétroaction positive entre l'accumulation des particules et la diminution de la vitesse. Les particules bougent plus lentement dans les zones à forte densité et donc s’accumulent.La séparation de phase MIPS est le sujet de cette thèse et on va l’étudier avec différents points de vue. Dans un premier temps, on adopte l’approche du modèle active B+, qui est une théorie des champs capable de prédire l'existence de nouvelles séparations de phase telles que : une séparation microphase où des bulles de vapeur diffusent dans un milieu dense, et une séparation macrophase où il y a une phase dense en équilibre avec une phase diluée à l'extérieur. En particulier, on confirme l'existence de ces phases asymptotiquement et on étudie leurs propriétés statistiques. On trouve que le temps de relaxation vers l'état stationnaire dépend de la taille du système pour la séparation macrophase.Ensuite, on étudie le concept de tension superficielle et on montre qu'en matière active on ne peut pas avoir qu'une définition, mais on doit définir plusieurs tensions superficielles.Pour conclure, on fait le lien entre le modèles de particules et la théorie des champs en étudiant un modèle minimal de bulles développé pour identifier les ingrédients minimaux dans la séparation de phase MIPS, c’est-à-dire la compétition entre la diffusion des boules et l’Ostwald ripening (le mécanisme qui permet aux petites bulles de grandir au détriment des plus grandes).