Descriptif

Les écoulements de liquide aux échelles nanométriques sont omniprésents dans la nature, que ce soit dans les milieux poreux (sols, nappes phréatiques …) ou dans les systèmes vivants (interstices dans les membranes cellulaires, au sein d’organes tels que le rein par exemple). Plus concrètement, des membranes nano-poreuses sont utilisées pour la dépollution (filtration de l’eau), pour les laboratoires sur puce (diagnostique) ou pour de nouveaux modes de récupération d’énergie décarbonnée (centrale osmotique).

Pendant les deux premières séances, nous aborderons certaines notions communes aux écoulements aux nano-échelles. En particulier, si l’on remplit d’eau un cube d’un nanomètre de côté, on est en présence d’une trentaine de molécules d’eau. De nombreuses questions se posent alors concernant les écoulements d'un si petit volume :

• Les équations de Navier-Stokes sont-elles encore valides ?
• Le nombre de molécules sur les bords du cube est bien supérieur au nombre de molécules en volume, quelle conséquence cela a-t-il sur les écoulements ?
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• Enfin, nous verrons comment ce grand rapport surface / volume permet d’engendrer des phénomènes de transports couplés à grande échelle, à l’origine des applications mentionnées ci-dessus.

Pendant six autres séances, nous mettrons en pratique ces concepts et nous réaliserons et dimensionnerons des prototypes de récupération d’énergie (une mini-centrale osmotique), de filtration (dessalement d’eau de mer par exemple) ou de diagnostic (un laboratoire sur puce).

Informations pratiques : Évaluation orale, numerus clausus de douze étudiants, cours en anglais ou français selon les besoins.