Dolachai BONIFACE a soutenu sa thèse de physique à l’ILM (Institut Lumière Matière) au sein de l’université Lyon 1. Sa thèse traitait le mécanisme d’auto-propulsion d’un disque de camphre déposé à l’interface eau/air, le mouvement s’expliquant par les effets Marangoni engendrés par la dissolution du camphre dans l’eau. Depuis novembre 2020, il effectue un post-doctorat de 12 mois supervisé par Véronique PIMIENTA (IMRCP), Julien SEBILLEAU (IMFT) et Jacques MAGNAUDET (IMFT). Le phénomène étudié est encore d’origine capillaire, mais cette fois-ci le système est une goutte de dichlorométhane déposée à la surface d’une solution aqueuse de CTAB (cetrimonium bromide).
Pour différentes concentrations de ce tensioactif le comportement de la goutte change, allant de la goutte pulsante pour des concentrations en dessous de la CMC (1 mM), en passant par sa déformation et la prise d’une forme polygonal pour les plus hautes concentrations (30 mM). Mais c’est autour de 10 mM que la goutte montre un comportement particulièrement intéressant, en se mettant en rotation et en prenant une forme hélicoïdale caractéristique (voir photo ci-dessous). Le but de ce postdoc est d’étudier ce dernier phénomène de rotation spontanée.
Figure 1 – Goutte de dichlorométhane à la surface d’une solution de CTAB (10 mM)
Dans un premier temps, via un dispositif optique de type Schlieren, le comportement de la goutte est observé avant sa mise en rotation, l’objectif étant de comprendre l’origine de la brisure de symétrie permettant la rotation du système. Cette caractérisation visuelle sera aussi associée à la mesure de la tension de surface et de la température dans l’environnement proche de la goutte, au moyen de la technique de Wilhelmy et d’une caméra thermique. Une seconde partie du travail est dédiée à la détermination des écoulements et des champs de vitesse engendrés par les gradients de tension de surface et la rotation de la goutte. Une tomographie basée sur la méthode de la PIV (Particle Image Velocimetry) sera employée à cet effet. L’objectif à terme serait d’utiliser la rotation de la goutte de dichlorométhane comme un mélangeur liquide pour des systèmes microfluidiques ouverts.