Ref HAL: hal-01685076_v1
Ref Arxiv: 1607.01734
DOI: 10.1103/PhysRevE.96.050601
WoS: 000416028000001
Ref. & Cit.: NASA ADS
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12 Citations
Résumé:

Tracking experiments in dense biological tissues reveal a diversity of sources f or local energy injection at the cell scale. The effect of cell motility has been largely studied, but much less is known abo ut the effect of the observed volume fluctuations of individual cells. We devise a simple microscopic model of `actively-deforming' particles where local fluctuations of the particle size constitute a unique source of motion. We demonstrate that collective motion can emerge under the sole influence of such active volume fluctuations. We interpret the onset of diffusive motion as a nonequilibrium first-order phase transition, which arises at a well-defined amplitude of self-deformation. This behaviour contrasts with the glassy dynamics produced by self-propulsion, but resembles the mechanical response of soft solids under mechanical deformation. It thus constitutes the first example of active yielding transition.

Commentaires: 5 pages, 3 figs. Réf Journal: Phys. Rev. E 96, 050601 (2017)

Ref HAL: hal-03278928_v1
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Ref HAL: tel-02500696_v2
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Résumé:

Au cours de ce travail, nous avons proposé une caractérisation "multi-échelle" des matériaux mous à travers des montages originaux permettant la mesure simultanée des quantités macroscopiques et microscopiques. Dans une première partie de nos travaux, nous avons associé une méthode optique introduite récemment, la diffusion multiple de la lumière résolue spatialement (PCI-DWS), avec une sollicitation thermique, afin de suivre l’évolution de la microstructure d’échantillons à base de corps gras lors d’une rampe de température. Ces expériences ont permis d’identifier des transitions de phase par PCI-DWS et de les localiser spatialement dans des échantillons hétérogènes.Dans une deuxième série d’expériences, la même méthode optique a été couplée à des essais mécaniques réalisés avec une machine de traction commerciale. Pour des éprouvettes de polymère semi-cristallin, nous avons mesuré la déformation de l’éprouvette par PCI-DWS, sans avoir recours à des marqueurs de surface, contrairement aux méthodes d’imagerie couramment utilisées. Pour le même polymère, nous avons suivi la dynamique microscopique lors d’essais de traction dans les deux régimes, élastique et plastique. Nous avons montré que la dynamique microscopique et la relaxation de la contrainte lors de tests de traction à déformation imposée sont liées par une relation étonnement simple, que nous avons pu modéliser. Dans une dernière partie de la thèse, nous avons conçu et réalisé un prototype d’instrument permettant de mesurer simultanément la dynamique microscopique, la force et le déplacement lors d’essais de traction sur des élastomères. Grâce à cet instrument, nous avons pu mettre en évidence l’existence de précurseurs dynamiques microscopiques qui précèdent de milliers de secondes l’apparition de signes macroscopiques de la défaillance du matériau.

Ref HAL: hal-01941249_v1
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Résumé:

Recent theoretical advances in the mean-field theory of hard-sphere glasses predict the existence of the so-called Gardner transition, an ergodicity breaking transition that takes place deep in the glass phase. In hard-sphere glasses, this transition is crucial to make theoretical predictions for the jamming transition occurring at higher densities. Our goal is to determine if the Gardner transition is also a crucial element to understand the low temperature behaviour of soft glasses. We use two complementary theoretical approaches: a mean-field study of a soft glassy model in the limit of infinite dimensions, combined to a numerical investigation of the transition in a simple three-dimensional soft glass-former. Analytical results confirm the existence of the Gardner transition even in soft glasses. Numerical investigations of three-dimensional soft glasses are in progress, and preliminary results are surprisingly more difficult to interpret than originally expected.

Ref HAL: hal-01939679_v1
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Résumé:

Collective behavior in a minimal model of cilia beating: synchronization, phase-locking and entrainment

Ref HAL: tel-01938631_v1
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Résumé:

La compréhension du mécanisme de la formation du verre est l'un des importants problèmes ouverts en recherche sur la matière condensée. De nombreuses questions restent sans réponse, en raison d'une énorme augmentation des temps de relaxation pendant le processus de refroidissement qui ne permet pas l'exploration des propriétés d'équilibre des liquides surfondus à très basses températures. Les simulations numériques des liquides surfondus sont actuellement en mesure d'atteindre l'équilibre à des températures comparables à la température du crossover de la théorie de couplages de modes, qui est bien supérieure à la température de transition vitreuse expérimentale. En conséquence, les simulations plus lentes que les expériences pour équilibrer un liquide surfondu par un facteur d'environ huit ordres de grandeur. Les progrès réalisés pour combler cet écart ont été lents et résultent essentiellement d'améliorations de l'architecture des ordinateurs. Dans cette thèse, nous résolvons en partie le problème de la thermalisation à basse température de liquides surfondus dans des simulations numériques. Nous combinons l'utilisation d'un algorithme Monte Carlo, connu sous le nom d'algorithme de swap, avec la conception de nouveaux modèles de formateurs de verre. Nous examinons systématiquement des nombreux systèmes, à la fois des mélanges discrets de particules, ainsi que des systèmes a polydispersité continue. Nous discutons le rôle que la polydispersité et la forme du potentiel entre particules jouent pour éviter la cristallisation et parvenir efficacement à des régimes de température inexplorés. De plus, nous étudions les processus dynamiques à l’œuvre pendant une simulation de swap Monte Carlo. Nous démontrons que, dans certains cas, notre technique permet de produire des configurations équilibrées à des températures inaccessibles même dans des expériences. Dans ce régime de température complètement nouveau, nous examinons plusieurs questions ouvertes concernant la physique de la transition vitreuse. Nous montrons qu'un fluide de sphères dures peut être équilibré jusqu'à la densité critique du jamming, et même au-delà. Nous mesurons l'entropie configurationelle dans un liquide refroidi à très basse température. Nous mettons en évidence une forte dépendance dimensionnelle, qui suggère l'existence d'une transition vitreuse idéale à une température finie en trois dimensions et à son absence en deux dimensions. Nous détectons l'augmentation de l'ordre amorphe quantifié par une longueur statique point-to-set pendant la formation du verre. Nous mesurons les exposants critiques introduits dans la théorie de champ moyen des verres beaucoup plus proche de la température critique prédite dans la théorie. Enfin, nous révélons l'absence de transition géométrique caractérisant le paysage d’énergie potentiel au travers de la température du crossover de la théorie de couplages de modes.Les modèles et les algorithmes développés dans cette thèse déplacent les études des liquides surfoundus vers un territoire entièrement nouveau, en réduisant l'écart entre la théorie et les expériences, ce qui nous amène plus proche de la solution du problème de la transition vitreuse.

Ref HAL: hal-01935077_v1
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Résumé:

Models & algorithms to crack theglass problem