Matière molle et microfluidique pour la mise en forme de métafluides acoustiques dans le domaine ultrasonore

Abstract

Les techniques de la matière molle ont été largement utilisées depuis des décennies pour la réalisation de matériaux originaux, structurés sur une échelle allant du nanomètre au micromètre, et souvent hiérarchiques. Ici, des matériaux issus de ces techniques sont synthétisés par des voies microfluidiques et mis en forme pour modifier la façon dont une onde ultrasonore (de fréquence comprise entre 0.1et 10 MHz) se propage. Spécifiquement, les matériaux sont constitués de matrices molles ensemencées d'inclusions résonantes, fabriquées à façon, de taille très inférieure à la longueur d'onde incidente, de sorte que le matériau puisse être considéré comme « effectif », c'est-à-dire homogène et que la modification de la propagation ultrasonore ne provienne que du caractère résonant des inclusions et non pas de leur éventuelle organisation périodique dans l'espace. L'article décrit la mise en oeuvre d'inclusions résonantes (présentant des résonances dites de « Mie », appelées aussi résonances de « cavité ») puis leur ingénierie pour obtenir des résonateurs suffisamment efficaces pour que l'indice de réfraction ultrasonore du matériau ainsi développé puisse prendre des valeurs exotiques (positives, nulles, voire négatives) en fonction de la fréquence. Ces « métafluides » acoustiques peuvent être opérationnels dans une ou plusieurs bandes de fréquences selon les propriétés du matériau constituant les inclusions ainsi que leur polydispersité de taille.