Dynamique de systèmes auto-propulsés : de la motilité de micro-nageurs bactériens dans une suspension de bâtonnets colloïdaux au mouvement actif de nanoparticules Janus

Abstract

Le travail de thèse réalisé s’intéresse à la dynamique de particules actives et se compose dedeux parties distinctes. La première porte sur la motilité de micro-nageurs bactériens (Bacillus Subtilis)dans un fluide complexe anisotrope. Ce fluide anisotrope est une suspension de phages considérés comme unsystème modèle de bâtonnets colloïdaux capable de former des phases cristal-liquides. La seconde partie,quant à elle, est consacrée à l’étude de l’auto-propulsion induite par thermophorèse de nanoparticules Janusen solution aqueuse, excitées par rayonnement laser.Nous observons un changement drastique de la vitesse bactérienne en présence de bâtonnets colloidauxen suspension. Nos résultats montrent une augmentation pouvant atteindre jusqu’à 2,8 fois la vitesse deréférence mesurée en l’absence de colloïdes. Nous montrons une différence majeure dans la configuration desflagelles bactériens et de leur association en présence de bâtonnets colloïdaux. Ce changement influence lemouvement de précession des bactéries et nous démontrons expérimentalement que la stabilisation de celle-cin’est pas suffisante pour rendre compte de l’augmentation de vitesse.Une seconde partie de la thèse est consacrée à l’étude de nanoparticules actives artificielles. Ces particulesJanus sont composées d’une nanoparticule d’or dont l’un des hémisphères est recouvert par une coque desilice. En raison de leur petite taille celles-ci manifestent un comportement brownien très marqué qui s’opposeau mouvement dirigé. Nous prouvons l’existence d’une contribution, modulable par l’intensité de l’excitationoptique, d’un mouvement thermophorétique dans la dynamique brownienne de ces nanoparticules Janus.