Ondes élastiques dans les milieux mous : contrôle spatio-temporel et physique de la cochlée

Elastic Waves in Soft Matter: from spatio-temporal wave control to cochlear physics

• Auteur / Autrice : Samuel Croquette
• Direction : Fabrice Lemoult, Claire Prada
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2023
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Langevin : ondes et images
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)

Mots clés

Mots clés libres

Acoustique

Cochlée

Élastomère

Acoustics

Cochlea

Elastomer

Résumé

Les ondes élastiques dans les milieux mous sont présentes partout dans le corps humain, et ont été amplement étudiées dans un contexte d'applications médicales. Les propriétés géométriques des tissus (membranes, artères, etc.) confinent l'onde. Ces milieux se comportent donc comme des guides. Notre but est de reproduire ces phénomènes ondulatoires dans des guides d'ondes au laboratoire. Notamment, les milieux d'étude étant quasiment incompressibles, il existe une différence importante entre les vitesses de propagation longitudinale et transversale, et cela donne naissance à de la dispersion inhabituelle. De plus, en raison de leur nature molle, les matériaux étudiés sont hautement déformables. Cela permet d'atteindre un régime d'ajustement non-linéaire de la propagation : celle-ci est régie par la contrainte. Ces deux propriétés permettent d'envisager l'observation expérimentale de phénomènes ondulatoires intéressants, allant de la reproduction d'ondes dans des tissus vivants, comme la cochlée, à l'étude de la propagation d'ondes dans un milieu variant dans le temps.

Elastic waves propagating in bulk soft materials are present everywhere in the human body, and have been widely studied in the context of medical applications. The geometries of tissues (such as membrane, arteria ) confine the wave and therefore act as waveguides. We aim at reproducing the interesting wave phenomena in such waveguides in the laboratory. Notably, the huge contrast between the longitudinal wave velocity and the transverse one, which comes from the almost incompressible nature of the medium, gives rise to unusual dispersion. Moreover, due to their softness, the intrinsic high deformability of these media permits to reach the regime of non-linear geometrical tuning of the propagation: the propagation is tailored by the constraint. Both these properties permit to envision the experimental observation of interesting wave phenomena ranging from reproducing waves in living tissues such as the cochlea, or experimenting the propagation of waves in a time varying medium.