Sarah Cleve
Axes de recherche
Sujets de recherche
Je m’intéresse à des sujets d’acoustofluidique, plus précisément à l’interaction d’ondes (ultra-)sonores avec un milieu liquide à des échelles micro et millimétriques.
Micro-nageurs acoustiques
Mes travaux actuels portent sur la compréhension et la conception de micro-nageurs artificiels acoustiques. À cette fin, je m'intéresse particulièrement à la caractérisation des micro-écoulements induits par la vibration de la queue du nageur, responsables de sa propulsion. Dans un premier temps, nous avons pu analyser, à la fois expérimentalement et théoriquement, les écoulements générés par une queue cylindrique effectuant un mouvement elliptique.
Pinces acoustiques
Je collabore à plusieurs projets portant sur la manipulation avec des hologrammes acoustiques. Notamment, nous avons pu (i) supprimer la rotation d'un objet piégé dans une pince acoustique afin de permettre une translation pure et (ii) former des motifs de liquides miscibles (voir image) et déplacer des blobs d'un liquide miscible dans l'autre et (iii) former des motifs de cellules vivantes à l'échelle cellulaire.
Résultats précédents
Dynamique de bulles
Quand on excite une microbulle avec des ultrasons, des modes de surface peuvent être excités dans certaines gammes des paramètres (de pression et fréquence acoustique, et taille de bulle). Nous avons étudié expérimentalement le déclenchement et l’évolution temporelle de ces modes de surface. Entre autres, nous avons pu observer l’apparition de modes non directement excités par transfert d’énergie d’autre modes, ce qui a permis de valider des modèles analytiques récents. En outre, j’ai pu mettre en place une procédure expérimentale exploitant la coalescence entre deux bulles, qui permet d’entièrement contrôler les modes de surface par le choix du mode et son axe de symétrie.
(Travail réalisé à l’Université de Lyon au laboratoire LMFA.)
Microstreaming induit autour d’une bulle oscillante
Certains modes de surface stables d’une bulle oscillant dans un liquide induisent autour de celle-ci des micro-écoulements appelés streaming. Ce phénomène résulte d’effets non-linéaires dans la couche limite visqueuse oscillante. J’ai pu visualiser expérimentalement différents motifs de streaming, les classer et en déduire que la caractérisation du mode de surface dominant n’est pas suffisante pour définir le motif résultant. Notre nouveau modèle analytique nous a permis de confirmer que même des contributions mineures au contenu modal peuvent fortement influencer le motif de streaming.
(Travail réalisé à l’Université de Lyon au laboratoire LMFA.)
Flow focusing
Des bulles micrométriques sont couramment utilisées en tant qu’agents de contraste pour des applications médicales des ultrasons. Alors que les produits commerciaux contiennent des bulles de tailles assez variées, il serait bénéfique d’utiliser des bulles monodisperses. Ceci nous a motivé à étudier la production de bulles monodisperses par une méthode micro-fluidique appelé flow focusing. L’objectif était de comprendre comment rendre possible l’augmentation de la production, actuellement limité à environ un million par seconde, à des échelles industrielles. Des études expérimentales et analytiques nous ont permis d’étudier en particulier le rôle des propriétés du gaz et du liquide, et d’obtenir une caractérisation résolue en temps des champs de vitesse dans le dispositif de flow focusing. De plus, nous avons pu démontrer que le taux de production et la taille des bulles peuvent être finement réglés grâce à une excitation acoustique.
(Travail réalisé à l’University of Twente au laboratoire Physics of Fluids.)