Acoustique Impulsionelle et Magnéto-Acoustique Non linéaire

Fluides, Interfaces Liquides & Micro-Systèmes

18 chercheurs et enseignants-chercheurs permanents.

Responsable : Nicolas TIERCELIN

Le groupe AIMAN-FILMS se concentre sur l’étude des phénomènes critiques et supercritiques statiques, quasi-statiques et dynamiques dans les domaines multiphysiques de l’électronique fonctionnelle, de l’acoustique et de la fluidique. Notre démarche scientifique repose sur une approche interdisciplinaire, combinant des compétences en physique, en ingénierie et en science des matériaux pour développer des solutions innovantes aux défis contemporains. Les activités sont organisées suivant 3 grands axes thématiques et un axe transversal.

Axe 1 : Les micro et nanosystèmes (MEMS) et dispositifs à ondes acoustique de surface (SAW).

• Micro-dispositifs pour les transports intelligents et verts : Nous développons des dispositifs micro-fluidiques couplant la mécanique des fluides aux petites échelles à d’autres grandeurs physiques pour la manipulation d’écoulements fluides et leur métrologie, dans des domaines des systèmes de transports et industriels. Le but est de réduire la traînée, augmenter la portée, l’agilité ou le domaine de sécurité des véhicules. Entre 2018 et 2023, cette activité a vu une forte montée en TRL (5/6) pour les capteurs anémométriques développés, et sont les objets d’un WP du projet ciblé RESISTE du PEPR Électronique.
• Une forte activité a eu lieu autour des dispositifs à ondes acoustiques de surface (SAW) : (i) à des fins d’actionnement comme avec le développement de dispositifs pour le nettoyage de surfaces qui a donné lieu à une PI notable et la création de la startup VISION, (ii) pour la réalisation de capteurs multiphysiques passifs interrogeables à distance et (iii) pour la réalisation de filtres et autres dispositifs pour les télécoms.
• L’intégration d’un jeune chercheur a initié une activité prometteuse sur les capteurs atomiques miniatures à des fins de mesures de champs magnétiques et électriques mais ayant d’autres applications : sources de photons uniques, mémoires quantiques, etc.

Axe 2 : La fluidique et l’acoustique.

• Acousto-fluidique : Ce thème concerne l’Utilisation d’ondes acoustiques ultrasonores pour la manipulation de liquides et d’objets. Nous avons notamment développé des pinces acoustiques, analogues des pinces optiques pour la micromanipulation de cellules et micro-organismes. De nouveaux concepts sont également à l’étude tels les micro-nageurs pour la vectorisation de médicaments.
• Fluides et Interfaces : nous étudions ici les écoulements à surface libre et différents phénomènes hydrodynamiques, tels les ressauts hydrauliques et les jets. L’équipe s’est notamment intéressée à la compréhension de l’effet de la présence de particules sur la modification des propriétés d’interfaces fluides. Nous avons ainsi montré qu’il était possible de stabiliser des interfaces et obtenir des bulles et antibulles de durée de vie extrêmement long, ce qui a été remarqué dans la presse (voir portfolio).
• Techniques d’imagerie acoustique : Le groupe a une grande expertise sur les techniques d’élastographie non-linéaire qui apportent de nouveaux outils dans l’imagerie pour le diagnostic.

Axe 3 : Magnétisme Multiphysique.

Le groupe travaille sur les possibilités offertes par les couplages dans les matériaux magnétiques en couche mince et en particulier le couplage magnéto-élastique.

• Émetteurs Spintroniques THz : Nous travaillons depuis 2018 sur ce nouveau type d’émetteurs THz. Nous avons démontré la possibilité d’un contrôle de la direction de polarisation par un champ magnétique variable, ainsi que par effet magnétoélectrique. Avec l’institut Fraunhofer ITMW de Mayence, nous avons développé des émetteurs THz intégrés sur fibre optique, ce qui a fait l’objet d’une demande de dépôt de brevet. Ce thème est intégré au projet TOAST du PEPR SPIN.
• Couplage avec les SAW – dispositifs magnéto-acoustiques : Couplés aux dispositifs SAW, nous pouvons réaliser des capteurs magnétiques car les paramètres élastiques des couches varient fortement lors de l’application du champ qui provoque un changement de la vitesse de propagation des ondes acoustiques. Cette activité a été intégrée dans le projet Ciblés ADAGE et SPINMAT du PEPR SPIN qui a démarré en 2023. Des extensions possibles vers le quantique sont explorées.

Axe transverse : Applications Santé.

Le groupe a choisi de mettre l’accent sur des applications liées au domaine de la santé. Les premières interactions ont eu lieu avec les acteurs locaux, mais ont progressé jusqu’au niveau européen. Ceci s’est notamment traduit par la sélection de projets Européens de recherche, tels que le projet SWEATPACH sur les capteurs de biomarqueurs de cancers, ou d’enseignement tel que le réseau ITN CanDoIt sur la même thématique. Le groupe a également bénéficié de la création d’une chaire CPJ dans les biotechnologies.