Interactions induites par un environnement fluctuant

Interactions induced by a fluctuating environment

• Auteur / Autrice : Vincent Démery
• Direction : David S. Dean
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interactions ion-ion

Fluctuations (physique)

Mots clés libres

Effet Casimir thermique

Frottements

Diffusion

Ions aux interfaces

Liquide ionique

Résumé

L'interaction entre deux objets est, le plus souvent, transportée par leur environnement. Les caractéristiques de ce dernier permettent de calculer les propriétés de l'interaction ressentie entre ces objets. Cette thèse présente ce calcul dans deux situations différentes. La première partie concerne l'effet d'un environnement fluctuant sur le mouvement d'un seul objet. La force moyenne est calculée pour un objet avançant à vitesse constante et couplé linéairement puis quadratiquement à son environnement. Dans ce dernier cas le frottement ressenti est entièrement dû aux fluctuations : il s'agit d'un frottement de Casimir. Le coefficient de diffusion est calculé pour un couplage linéaire faible, généralisant au passage des résultats connus pour la diffusion dans un potentiel gelé. Ces calculs sont faits pour une classe très générale d'environnements, et peuvent être appliqués à la diffusion de protéines dans des membranes lipidiques fluctuantes. La deuxième partie traite de systèmes contenant des ions entre deux plaques chargées. Le premier système étudié est un modèle unidimensionnel de liquide ionique sur réseau pour lequel la pression et la densité de charge peuvent être calculées exactement. Le deuxième système est composé d'ions polarisables ; les effets de la polarisabilité sur la pression et la densité de charge y sont étudiés dans deux limites distinctes.

The interaction between two objects is, most of the time, carried by their environment. The properties of the environment allow one to compute the features of the interaction felt between the objects. This computation is presented in this thesis in two different situations. The first part deals with the effect of a fluctuating environment on a moving object. The mean force is computed for an object moving at constant speed and coupled linearly or quadratically to its environment. In the last case, the drag force is only due to fluctuations and is thus a Casimir drag. The diffusion coefficient is then computed for a weak linear coupling, generalising known results for diffusion in a quenched potential. The computations are valid for a very general form of environment, and can be applied to proteins diffusing in fluctuating lipid membranes. The second part is about systems of ions between two charged plates. The first studied system is a one-dimensionnal model of ionic liquid on a lattice for which the pressure and the charge density can be computed exactly. The second system contains polarizable ions; the effects of polarisability on the pressure and the charge density are looked at in two limiting cases.