Matière et Systèmes Complexes

MSC 7057

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CNRS

Présentation

Le laboratoire « Matière et Systèmes Complexes » (MSC) est une unité mixte de recherche du CNRS et de l’université (UMR 7057). Le laboratoire est installé depuis 2007 sur le nouveau campus de l’Université Paris Diderot, Paris Rive Gauche, dans le bâtiment Condorcet. Il est réparti sur plusieurs étages. La direction et le secrétariat se trouvent au 6e étage. Le directeur actuel en est Laurent Limat, secondé par la directrice adjointe Florence Gazeau.

Le laboratoire MSC a pour sujet d’étude la matière et les systèmes complexes sous toutes leurs formes. Il peut s’agir de fluides montrant des phénomènes complexes non-linéaires (facettages de jets ou de tourbillons, structures et propriétés complexes de mousses, phénomènes de mouillage, propagation de vagues et de tsunamis) ou bien, par exemple, de systèmes proches de la géophysique et de l’environnement (systèmes granulaires tels que les dunes, phénomènes d’érosion, morphogenèse des plantes et même des villes, nage collective d’algues ou de bactéries…). Les études théoriques et expérimentales conduisent à des applications comme par exemple les éoliennes flexibles de haut rendement, l’optimisation de méthodes d’enduisage, le contôle de propriétés de surface ou la récupération de la biomasse (ingénierie verte)...

Le laboratoire étudie également le couplage entre la physique et la biologie des systèmes vivants, avec une approche multi-échelle. Les recherches effectuées vont d’échelles moléculaires ou supra-moléculaires (assemblages des protéines, chromatine, cytosquelette etc.) jusqu’à l’échelle de l’organisme entier (méduses, poulets, vers etc.) en passant par des études plus fondamentales sur des cellules uniques sur lesquelles sont exercées des forces quantifiées, permettant de comprendre les propriétés biophysiques de la matière vivante. Ces études aboutissent à de possibles applications en ingénierie tissulaire ou régénération des tissus avec des transferts dans le domaine médical.

Equipes de recherche

Le laboratoire est structuré en cinq équipes :

Dynamique des systèmes hors d’équilibre (DSHE), orientée plutôt vers les comportements non-linéaires de fluides, éventuellement actifs ou avec surface libre, et les phénomènes d’auto-organisation en général (morphogenèse des granulaires, systèmes particulaires inspirés de la matière condensée, colloïdes et transition d’encombrement, etc).
Dynamique et organisation de la matière molle (DOMM), orientée plutôt vers les matériaux mous visco-élastiques aux propriétés rhéologiques complexes (gels, polymères, mousses etc.), milieux caractérisés par une structure hétérogène, et dont l’organisation et les propriétés dépendent de l’échelle d’observation.
Physique du vivant, orientée plutôt vers l’étude des processus physiques qui sous-tendent les fonctions biologiques, principalement à l’échelle cellulaire, entre la molécule et le tissu.
Biofluidique, orientée plutôt vers l’étude des systèmes vivants du tissu à l’organisme, avec des applications à visées médicales.
Une équipe de théoriciens dont les thématiques couvrent un spectre large de questions fondamentales allant de la physique statistique hors équilibre à la neuroscience, en passant par la matière molle et la matière active.

Cependant les activités de ces équipes se recoupent souvent dans des projets communs aux frontières entre les comportements physiques et/ou biologiques (exemple : comportement de mousses marines, mesures de forces dans des tissus reconstitués, etc.)

[hal-02301375] Faraday instability in floating liquid lenses: the spontaneous mutual adaptation due to radiation pressure

Date: 30 9 月 2019 - 14:40

Desc: [...]

[hal-00016478] Walking and orbiting droplets

Date: 5 1 月 2006 - 11:24

Desc: Small drops can bounce indefinitely on a bath of the same liquid if the container is oscillated vertically at a sufficiently high acceleration. Here we show that bouncing droplets can be made to ‘walk’ at constant horizontal velocity on the liquid surface by increasing this acceleration. This transition yields a new type of localized state with particle–wave duality: surface capillary waves emanate from a bouncing drop, which self-propels by interaction with its own wave and becomes a walker. When two walkers come close, they interact through their waves and this ‘collision’ may cause the two walkers to orbit around each other.

[hal-00166875] Capillary wave turbulence on a spherical fluid surface in low gravity

Date: 9 2 月 2009 - 11:48

Desc: We report the observation of capillary wave turbulence on the surface of a fluid layer in a low-gravity environment. In such conditions, the fluid covers all the internal surface of the spherical container which is submitted to random forcing. The surface wave amplitude displays power-law spectrum over two decades in frequency, corresponding to wavelength from $mm$ to a few $cm$. This spectrum is found in roughly good agreement with wave turbulence theory. Such a large scale observation without gravity waves has never been reached during ground experiments. When the forcing is periodic, two-dimensional spherical patterns are observed on the fluid surface such as subharmonic stripes or hexagons with wavelength satisfying the capillary wave dispersion relation.

[hal-00009356] Corridors of barchan dunes: stability and size selection

Date: 1 10 月 2005 - 16:09

Desc: Barchans are crescentic dunes propagating on a solid ground. They form dune fields in the shape of elongated corridors in which the size and spacing between dunes are rather well selected. We show that even very realistic models for solitary dunes do not reproduce these corridors. Instead, two instabilities take place. First, barchans receive a sand flux at their back proportional to their width while the sand escapes only from their horns. Large dunes proportionally capture more than they loose sand, while the situation is reversed for small ones: therefore, solitary dunes cannot remain in a steady state. Second, the propagation speed of dunes decreases with the size of the dune: this leads -- through the collision process -- to a coarsening of barchan fields. We show that these phenomena are not specific to the model, but result from general and robust mechanisms. The length scales needed for these instabilities to develop are derived and discussed. They turn out to be much smaller than the dune field length. As a conclusion, there should exist further - yet unknown - mechanisms regulating and selecting the size of dunes.

[hal-03876155] Phase transitions in Gibbs films : Star textural defects in tilted mesophases

Date: 28 11 月 2022 - 16:53

Desc: The formation of adsorbed films at the free surface of aqueous solutions of sodium hexadecanoate was observed by microscopy at the Brewster angle. A phase transition between a gas and a tilted phase occurs during these slow formations. The tilt of the molecules creates an observable optical anisotropy. We observed circular domains separated into regions of uniform tilt direction by straight defect lines, i.e., ‘‘star’’ textural defects very similar to those observed in freely suspended liquid crystal thin films and in Langmuir films of esters. The coalescence of domains leads to large regions of uniform tilt direction separated by straight or kink lines. A second transition towards a nontilted phase is observed. Quantitative information about the coefficients of the continuum elastic theory can be derived from our experiments.