Systèmes complexes : des sytèmes hors équilibre à la matière biologique
| La physique statistique des systèmes à l’équilibre fournit actuellement un cadre solide à la thermodynamique classique. Cependant, la plupart des systèmes rencontrés en matière condensée, dans les systèmes biologiques, industriels ou naturels, évoluent hors de l’équilibre, à cause de la présence d’un forçage extérieur ou parce qu’ils ne peuvent pas relaxer vers l’équilibre (verres). Ces systèmes sont souvent non linéaires, désordonnés et complexes : les interactions entre leurs composants élémentaires peuvent conduire à l’émergence de propriétés nouvelles. Les objets étudiés viennent de domaines différents – verres, granulaires, matière molle, fluides simples et complexes, matière active ou biologique, lasers – et les thématiques abordées sont variées – fracture, interfaces, suspensions, instabilités, transitions, chaos, turbulence, mélange, transport, réseaux, information – mais les approches utilisées, en particulier la physique statistique, sont communes.
Comprendre les dynamiques lentes et émergentes dans les systèmes hors-équilibre représente donc un des grands défis actuels en physique : ces systèmes sont omniprésents, de l’échelle nanométrique à l’échelle astronomique. (i) ils ne peuvent pas être compris en adaptant simplement les outils de la physique de l’équilibre – leur appréhension nécessite le développement de concepts nouveaux. (ii) ils sont directement connectés à des besoins sociétaux importants concernant l’énergie, le climat, les risques naturels ou la santé. Le campus de Paris-Saclay regroupe un nombre important d’équipes au meilleur niveau international travaillant dans ces domaines. A travers ce thème prioritaire, nous souhaitons encourager ces équipes à interagir et à établir un cadre conceptuel commun. Des projets transdisciplinaires à l’interface physique biologie, comprenant des aspects théoriques, numériques et expérimentaux permettront de structurer la communauté scientifique à travers des axes de recherche qui correspondent aux domaines de la physique dans lesquels des percées scientifiques sont attendues dans les prochaines années :
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 Déformation d’un gel colloïdal durant le séchage (échelle 200 μm)  Transition laminaire – turbulent dans un écoulement cisaillé : patern stationnaire émergeant de laturbulence locale.  Image d’éjection d’ADN d’un virus bactérien (cryoEM). |
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| Plateforme GYROFLOW : turbulence dans des systèmes en rotation rapide. | Micro-endommagement (marque paraboliques) observé sur la surface de rupture dun verre polymérique. | Convection thermique dans un fluide avec une viscosité dépendant de la température |
Liste des projets financé par le thème 2 de PALM
Contact : Gianguido BALDINOZZI (SPMS)