Thèse Nouvelles Perspectives sur l'Effet de Marangoni Analogies Électrostatiques et Interactions Hydrodynamiques Émergentes H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Bordeaux École doctorale : Sciences Physiques et de l'Ingénieur Laboratoire de recherche : Laboratoire Ondes et Matière d'Aquitaine Direction de la thèse : Thomas BICKEL ORCID 0000000309877629 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-29T23:59:59 Lorsqu'une goutte de détergent est déposée à la surface de l'eau, on observe un mouvement rapide du fluide vers les bords du récipient. Cette expérience met en évidence l'effet Marangoni : l'écoulement est provoqué par les variations locales de tension de surface, qui sont elles-mêmes liées aux gradients de concentration en tensioactifs. L'effet Marangoni est impliqué dans de nombreux phénomènes naturels, allant de la stabilité des films de savon au déplacement de certains insectes à la surface de l'eau.

Même si les équations qui décrivent les écoulements Marangoni sont connues depuis longtemps, elles restent difficiles à aborder analytiquement en raison de leur caractère non linéaire. En pratique, la résolution numérique des équations de transport constitue souvent l'option la plus pratique aux échelles macroscopiques. A l'inverse, les simulations de dynamique moléculaire ont jusqu'à présent été peu explorées, mais elles sont de toute façon limitées à des échelles de longueur et de temps très restreintes.L'objectif de cette thèse est donc d'explorer une description alternative de l'effet Marangoni, valable à des échelles intermédiaires, et permettant de relier les approches discrètes et continues. Pour ce faire, nous nous appuierons sur une équivalence avec un problème déterministe de particules ponctuelles interagissant via des forces à longue portée. Cette approche permettra de revisiter plusieurs problèmes en lien avec la dynamique des tensioactifs. Une généralisation aux écoulements thermocapillaires sera également envisagée. Au final, ce travail vise à proposer une nouvelle description de l'effet Marangoni du point de vue de la physique, en complément des approches usuelles développées en mécanique des fluides et en physico-chimie. A l'interface entre la chimie et la mécanique des fluides, l'effet Marangoni est un phénomène de transport aux interfaces liquides qui a été très peu abordé du point de vue de la physique fondamentale. Des avancées récentes (Bickel & Detcheverry, résultats non publiés) ont mis en évidence une équivalence formelle avec un problème de particules en interactions. On souhaite approfondir cette analogie afin de proposer une nouvelle approche de l'effet Marangoni. L'objectif de cette thèse est développer une approche théorique visant à revisiter l'effet Marangoni selon un point de vue 'physique'. Cette nouvelle description sera complémentaire des approches continues (équations de transport) de la mécanique des fluides, ou discrètes (simulations de dynamique moléculaires) en physico-chimie. Il s'agit d'un travail théorique, qui reposera principalement sur des méthodes analytiques. Le projet comprendra également une composante numérique dont l'importance pourra être adaptée selon le profil et les affinités du doctorant.

Formation
- master de physique ou physique-chimie, avec une forte composante théorique
- master de mécanique des fluides

Compétences et centres d'intérêt
Le ou la candidate devra manifester une forte appétences pour la théorie et les approches analytiques, ainsi qu'une volonté de s'investir dans des problématiques à l'interface entre la physique et la mécanique des fluides. Une bonne maîtrise des méthodes numériques (par exemple en Python) est requise.