Thèse (H/F): Ingénierie des contraintes de radiation ultrasonores dans un régime de son lent

Sujet de thèse :
Contexte
La pression de radiation acoustique permet de manipuler des objets sans contact, mais les techniques actuelles sont limitées à des particules de petite taille (micrométriques à millimétriques). En optique, le ralentissement de la lumière ("slow light") dans des milieux structurés amplifie significativement la pression de radiation, car celle-ci est inversement proportionnelle à la vitesse de groupe. Cependant, ce ralentissement s’accompagne aussi d’une augmentation de l’atténuation, ce qui impose un compromis entre amplification des forces et dissipation de l’énergie.
En acoustique, le concept de "son lent" (vitesse de groupe réduite) peut être réalisé naturellement via la propagation d’ondes de cisaillement dans des milieux très mous (hydrogels, suspensions de fluides complexes), ou via des métamatériaux acoustiques (résonateurs de Helmholtz, cristaux phononiques, guides d’ondes structurés). Ces milieux offrent un contrôle fin de la dispersion et de la localisation de l’énergie acoustique, suggérant une amplification possible des forces de radiation. Pourtant, cette piste reste inexplorée, alors qu’elle pourrait changer le paradigme de manipulation sans contact de particules plus lourdes ou volumineuses dans l’air ou l’eau, avec des applications en tri de matériaux ou microrobotique.

Projet de thèse
Cette thèse vise à démontrer théoriquement et expérimentalement que les milieux à "son lent" amplifient les forces de radiation acoustique, et à en exploiter les applications pour la manipulation de particules. Le travail s’articulera autour de deux systèmes cibles :

1. Milieu naturel : étude de la propagation d’ondes lentes dans des milieux modèles très mous (hydrogels et suspensions) et leur interaction avec une cible, d’un point de vue des contraintes de radiation générées.
2. Milieu artificiel : Conception d’un milieu structuré, ou métamatériau acoustique, mobilisant des résonances de structure en milieu aérien pour ralentir la propagation des ondes. L’interaction de cette onde avec une cible sera de nouveau considérée du point de vue des contraintes de radiation générées.

Le projet combinera modélisation analytique, simulations numériques (FEM), et campagnes expérimentales, en collaboration avec des experts physico-chimistes pour la formulation des milieux modèles mous.

Contexte :
Laboratoire et environnement de travail :
Le groupe de recherche est intégré au département d’Acoustique Physique de l’Institut de Mécanique et d’Ingénierie (I2M) à Bordeaux.