Matière active

Nos travaux sur la matière active restent à la pointe de l’évolution encore rapide du domaine. Nos principaux axes de recherche sont :

i) la construction et l’analyse de modèles et de théories minimales décrivant la physique générique et universelle des systèmes actifs, c’est-à-dire les propriétés quantitatives et qualitatives qui sont indépendantes des détails du système ;

ii) la construction de modèles pour les expériences (essaimage de bactéries, colloïdes actifs, poissons). Nos recherches ont porté sur les systèmes de matière active secs et humides, c’est-à-dire ceux dans lesquels le fluide dans lequel les particules se déplacent est soit sans importance, soit crucial pour leur phénoménologie.

Points forts :

1. découverte d’une physique qualitativement nouvelle dans les systèmes de séparation de phases actives et sa compréhension en termes de tensions interfaciales, de théories des champs minimaux et de modèles de particules ;
2. réalisation que les « troupeaux polaires », l’étude de cas phare du domaine, sont à la fois fragiles et métastables, ce qui devrait conduire à un changement de paradigme ;
3. description précise des propriétés à grande échelle des suspensions bactériennes, en utilisant des théories cinétiques dérivées de celles développées en physique des plasmas au milieu du siècle dernier et la vérification de ces prédictions par des simulations numériques à grande échelle. Nous notons également la publication d’un article de revue[1], et les résultats significatifs obtenus dans notre compréhension théorique des systèmes hors d’équilibre.

De nouveaux types de séparation de phases apparaissent dans les systèmes actifs et notre groupe a joué un rôle central dans la prédiction de leur émergence. Ici, les simulations numériques d’un modèle de particules minimales montrent que des bulles de vapeur dynamiques de toutes tailles (en bleu) peuplent la phase dense (en rouge), ce qui est impossible dans les fluides passifs. L’évolution temporelle de la surface totale de vapeur (en haut) et de la fraction de surface occupée par les bulles de vapeur dispersées dans la phase dense (en bas) est également illustrée, montrant de très fortes variations temporelles sur des échelles de temps extrêmement grandes. Figure extraite de la réf.^[1]

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[1] H. Chaté, Dry aligning dilute active matter, Ann. Rev. Cond. Matt. Phys. 11, 179 (2020)

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