Statistical physics approach to ferroelectrics and biological interfaces

Diplôme Thèse Statistical physics approach to ferroelectrics and biological interfaces eng 2021-11-08 2022-11-18 author Rapin Guillaume 700342 director Paruch Patrycja 126293 113 10.13097/archive-ouverte/unige:167182 urn:nbn:ch:unige-1671829 Sc. 5703 La physique des systèmes élastiques désordonnés permet d’étudier des systèmes très variés, tel que les côtes des îles anglo-saxonnes érodées par le temps, des fissures se propageant dans le granite, les parois de domaine dans les matériaux ferroïcs, et les fronts cellulaires en prolifération. Ces systèmes hautement complexes sont caractérisés par une compétition entre l’élasticité de l’interface, tendant à lisser les irrégularités, et les perturbations induites par le désordre et les inhomogénéités de l’environnement de l’interface. Cette compétition mène à des interfaces rugueuses, évoluant de manière hautement non-linéaire, décrite par des exposants critique et des classes d’universalités propres. L’avantage de l’approche statistique des systèmes élastiques désordonnés réside dans la puissance des exposants critiques, capturant les classes d’universalité décrivant la physique de telles interfaces, sans nécessiter une compréhension absolue des caractéristiques microscopiques de chaque système. Ceci permet ainsi de comparer et prédire les phénomènes physiques très distinct les uns des autres. Cette thèse se concentre principalement sur deux systèmes à priori très différents pouvant tous deux être décrit comme des systèmes élastiques désordonnés : Les parois de domaine ferroélectrique, et les fronts cellulaires en prolifération. L’intense recherche sur les matériaux ferroélectriques a récemment permis de démontrer le délicat équilibre entre l’électrostatique, les contraintes mécaniques et l’électrochimie à la surface du matériel. Cet équilibre mène ainsi parfois à des organisations de polarisation particulières, et permet de découvrir des structures complexes ainsi que de nouvelles propriétés des parois de domaine ferroélectrique prometteuses pour de futures applications en nanoélectronique. Les mécanismes cellulaires collectifs présents à la bordure d’une colonie ont également été longuement étudiés, par la biologie et la médecine. Représentant la plus simple illustration d’une cicatrisation et de la morphogenèse des organismes pluricellulaires. Des études récentes ont permis de tracer la vitesse de chaque cellule composant un front cellulaire ainsi que les forces exercées par celles-ci sur le substrat. En complément, de récentes avancées ont permis de mieux comprendre les similarités entre fronts d’un point de vue de la rugosité et de la dynamique du front. Bien que ces deux domaines puissent sembler à première vue sans relation, le but de cette thèse est d’illustrer les caractéristiques communes existantes entre les interfaces de contextes aussi différents que ceux-ci mais toutes deux régies par des principes de physique statistique communs. Se basant sur les techniques et la méthodologie développés par l’étude des systèmes désordonnés élastiques, nous tenterons de simplifier la description des interfaces ferroélectriques et cellulaires afin de capturer les principes fondamentaux qui les régissent. Cette épopée nous fera explorer des échelles très diverses, du centimètre d’un front cellulaire à quelques angströms, pour la maille élémentaire d’un pérovskite. Rugosité Physique du solide Biophysique Ferroélectricité AFM Wound healing Scratch assay Roughness Fractal Critical exponent Cicatrisation Domain wall Creep motion Numerical simulation Dewey 500.2 33 Département de physique de la matière quantique 131 false 786 Groupe Paruch da15bc46-d39d-4081-a5dc-d7f650a07a5f Thesis Public Thesis_DES(1).pdf 21274204 application/pdf CC BY-NC 341a1512-594f-4904-92d1-c31993e624d6 Imprimatur Public img-230215214038.pdf 382523 application/pdf openAccess Faculté des sciences / Section de physique / Département de physique de la matière quantique

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