Écoulements induits par la pression de radiation

La lumière, le son ou les vagues peuvent exercer des forces sur les milieux à travers lesquels elles se propagent. Depuis 2002 j’étudie les déformations d’interfaces liquides, les écoulements de fluides ainsi que les mouvements d’objets induits par la lumière et le son dans le but d’élucider la grande variété de morphologies observées, d’expliquer les ressemblances entre les effets de ces ondes qui sont de natures si différentes et d’exploiter ces phénomènes pour caractériser les liquides et les interfaces. J’en présente ci-dessous les résultats marquants depuis 2012.

Couple de radiation exercés par les faisceaux vortex – Les faisceaux vortex se caractérisent par une singularité de leur phase. En conséquence, ils transportent non seulement de la quantité de mouvement mais aussi du moment angulaire. En collaboration avec Andreas Anhaueser, Benjamin Sanchez-Padilla (doctorant) et Etienne Brasselet (LOMA, Université de Bordeaux), nous avons étudié quantitativement comment le transfert de moment angulaire entre le faisceau et la matière induit un couple sur la matière irradiée qui résulte en une mise en rotation de liquides ou d’objets.

A. Anhaueser, R. Wunenburger E. Brasselet, Acoustic rotational manipulation using orbital angular momentum transfer, Physical Review Letters 109, 034301 (2012).
R. Wunenburger, J. I. Vazquez Lozano, E. Brasselet, Acoustic orbital angular momentum transfer to matter by chiral scattering, New Journal of Physics 17, 103022 (2015).
B. Sanchez-Padilla, L. Jonusauskas, M. Malinauskas, R. Wunenburger, E. Brasselet, Direct mechanical detection and measurement of wave-matter orbital angular momentum transfer by nondissipative vortex mode conversion, Physical Review Letters 123, 244301 (2019).

Universalité des déformations d’interfaces induites par la pression de radiation électromagnétique et acoustique – En collaboration avec Hugo Chesneau (doctorant), Nicolas Bertin (doctorant), Hamza Chraïbi, Jean-Pierre Delville et Etienne Brasselet (LOMA, Université de Bordeaux), nous avons étudié expérimentalement et numériquement les déformations d’interfaces liquide-liquide induites par la pression de radiation électromagnétique et acoustique. En simulant numériquement simultanément la déformation d’une interface liquide par un faisceau et la propagation de ce faisceau à travers l’interface déformée, nous avons pu expliquer les morphologies observées et l’universalité des déformations obtenues avec ces ondes de natures si différentes.

N. Bertin, H. Chraïbi, R. Wunenburger, J.P. Delville, E. Brasselet, Universal morphologies of fluid interfaces deformed by the radiation pressure of acoustic or electromagnetic waves, Physical Review Letters 109, 244304 (2012).
H. Chesneau, H. Chraibi, N. Bertin, J. Petit, J.P. Delville, E. Brasselet and R. Wunenburger, Numerical simulation of universal morphogenesis of fluid interface deformations driven by radiation pressure, Physical Review E 106, 065104 (2022).

Caractérisation de films liquides par pression de radiation optique ou acoustique instationnaire – En irradiant transitoirement une surface liquide par un faisceau laser ou ultrasonore focalisé, on y induit une déformation momentanée dont la relaxation dépend des propriétés du liquide. En collaboration avec Bruno Issenmann (doctorant), Hamza Chraïbi et Jean-Pierre Delville (LOMA, Université de Bordeaux), nous avons mis au point une technique acoustique permettant de déterminer sans contact la tension de surface et la viscosité de liquides simples. Grâce à notre collaboration avec Gopal Verma (LOMA, Université de Bordeaux)., nous avons étendu cette technique aux films minces de liquides visqueux et visco-élastiques.

B. Issenmann, R. Wunenburger, H. Chraïbi, M. Gandil, J.P. Delville, Unsteady deformations of a free liquid surface caused by radiation pressure, Journal of Fluid Mechanics 682, 460 (2011).
G. Verma, H. Chesneau, H. Chraïbi, U. Delabre, R. Wunenburger, J.P. Delville, Contactless thin-film rheology unveiled by laser-induced nanoscale interface dynamics, Soft Matter (2020).