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Résumé:

La dynamique de particules colloïdales à l'interface entre deux fluides joue un rôle central dans la micro-rhéologie, l'encapsulation, l'émulsification, la formation de biofilms, la décontamination de l'eau. En outre, ce sujet est également stimulant d'un point de vue théorique en raison de la complexité de l'hydrodynamique à l'interface et du rôle de la ligne de contact. Malgré ce grand intérêt, le comportement d'une particule à une interface fluide n'a jamais été caractérisé directement. Dans cette thèse, nous étudions le mouvement brownien de billes micrométriques de silice et de sphéroïdes de polystyrène à une interface eau-air. Nous contrôlons expérimentalement tous les paramètres d'intérêt. L'angle de contact des billes est finement ajusté dans la gamme 30°-140° par des traitements chimiques de surface et mesuré in situ par interférométrie. Le rapport d'aspect de particules sphéroïdales varie dans la gamme 1 -10 par étirage de billes sphériques commerciales. Les dynamiques de translation et de rotation sont suivies par particle tracking. Contre intuitivement et contre tous les modèles hydrodynamiques la diffusion est beaucoup plus lente que prévu. Pour expliquer cette dissipation supplémentaire nous concevons un modèle tenant compte de la contribution des fluctuations thermiques de l'interface à la ligne de contact. Les fluctuations donnent origine à des forces aléatoires qui s'ajoutent à celles dues aux chocs de molécules. Le théorème de fluctuation-dissipation permet d'obtenir la friction supplémentaire associée à ces forces flottantes. La friction totale est discutée en termes d'hétérogénéités de la surface des particules et d'ondes capillaires à l'interface.