Thèse soutenue

Pinces acoustiques basées sur les vortex acoustiques pour la manipulation sélective, 3D et sans contact de particules micrométriques et de cellules
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Auteur / Autrice : Roudy Al Sahely
Direction : Michaël BaudoinOlivier Bou Matar-Lacaze
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Acoustique
Date : Soutenance le 31/03/2022
Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie
Jury : Président / Présidente : Virginie Hoel
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Manceau, Frédéric Sarry

Mots clés

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Résumé

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Les pinces acoustiques basées sur les vortex acoustiques focalisées ouvrent de nouvelles perspectives pour la manipulation sans contact et sélective d’objets millimétriques à micrométriques, avec une sélectivité et des forces appliquées difficilement atteignables avec les autres méthodes. La première démonstration du piégeage et de la manipulation 3D d’une particule avec des vortex acoustiques a été effectuée en 2016 avec une matrice de transducteur ultrasonores pilotés par une électronique programmable. Récemment, il a été proposé d’utiliser des pinces acoustiques holographiques basées sur des transducteurs interdigités en spirales pour développer des pinces acoustiques miniaturisées compatibles avec un environnement de microscopie standard. Dans cette thèse, nous avons exploré les possibilités offertes par ce type de pince acoustiques pour adresser les problèmes suivants. 1) Manipuler sélectivement et organiser des cellules humaines avec des forces importantes (200 pN) sans pré-marquage et sans affecter la viabilité des cellules. 2) Créer des pinces acoustiques très haute fréquence (250 MHz) avec une forte sélectivité et capables de manipuler des microparticules de 4 microns avec des forces de l’ordre du NanoNewton. 4) Déplacer des microparticules en 3D dans un environnement libre et les translater axialement sans déplacement du transducteur. Ces objectifs ont été atteints en développant de nouvelles méthodes numériques et des procédure expérimentales adaptées, qui nous ont permis de concevoir des pinces acoustiques avec les capacités recherchées. Ce travail ouvre des perspectives dans le domaine de la microbiologie pour étudier les interactions cellulaires et leur réponse à des sollicitations mécanique, mais aussi pour la spectroscopie de force acoustique.