Institut des
NanoSciences de Paris
insp
insp
6.jpg

Soutenance de thèse d’Antoine Riaud - Mercredi 5 octobre 2016 à 10h

Amphithéâtre de l’IEMN - Avenue Poincaré - 59652 Villeneuve d’Ascq Cedex.

Antoine Riaud, doctorant dans l’équipe « Acoustique pour les nanosciences »

Manipulation sans contact de fluides et de particules à l’aide de champs acoustiques

PNG
(A) Principe de la manipulation par vortex acoustique. Le transducteur (anneaux concentriques) génère un vortex acoustique qui capture les cellules.(B) observation de la manipulation sans contact d’une celllule buccale à l’aide du vortex acoustique. La puce qui génère un vortex est plate et s’intègre facilement dans un microscope.

Les ondes acoustiques de surface possèdent un fort potentiel pour l’actionnement de fluides aux échelles micrométriques car elles permettent de transmettre efficacement de l’énergie à de petits échantillons de fluides, puis de contrôler les écoulements internes et manipuler des particules en utilisant deux effets non linéaires : la pression de radiation et le streaming acoustique.

Ces deux effets ont trouvé un grand nombre d’applications tels que le micromélange, l’atomisation, le déplacement, la division ou la fusion de gouttes pour la microfluidique digitale ou encore la manipulation et le tri cellulaire. Néanmoins, ces systèmes se heurtent à deux limites. D’une part, chaque application requiert une onde acoustique spécifique : il n’existe pas de dispositif multifonction à ce jour. D’autre part, l’exploration des fonctionnalités offertes par les ondes de surface les plus simples (ondes planes, ondes focalisées) n’a pas permis de réaliser des pinces sélectives permettant de manipuler individuellement des particules ou cellules indépendamment de leurs voisines.

Dans une première partie de la thèse, nous développons deux méthodologies pour synthétiser des champs complexes d’ondes de surface. La première méthode utilise un réseau de 32 peignes interdigités contrôlé par la technique du filtre inverse pour générer des champs sur demande. La seconde résout un problème inverse afin de concevoir un transducteur holographique générant spécifiquement le champ demandé. Dans la seconde partie de la thèse, nous utilisons le filtre inverse pour (i) réaliser un laboratoire sur puce multifonction et (ii) étudier le potentiel d’ondes de surface particulières appelées ondes de surface tourbillonnaires. Ces ondes permettent une manipulation sélective et sans contact d’objets microscopiques. Nous terminons la thèse en équipant un microscope d’un transducteur holographique de vortex acoustiques afin de réaliser une manipulation sélective et sans contact de cellules.

Composition du Jury

Olivier Bou Matar (Pr. Ecole Centrale Lille, IEMN - Lille) - directeur de thèse
Jean-Louis Thomas (DR CNRS, INSP - Paris) co-directeur de thèse
Michaël Baudoin (Pr. Univ. Lille 1, IEMN - Lille), encadrant
Vincent Laude (DR CNRS, Femto ST - Besançon), rapporteur
Henrik Bruus (Pr. DTU, Theoretical Microfluidics Lab - Danemark), rapporteur
Charles Baroud (Pr. Ecole Polytechnique, Ladyx - Paris), examinateur
Pierre Thibault (Pr. UJF, LiPhy - Grenoble), examinateur