Colmatage des constrictions par des capsules : effet des interactions entre particules et entre particules et parois // Squeezing multiple capsules into a constriction: Effect of particle-particle and particle-wall interactions

Les dispositifs microfluidiques manipulant des particules ou cellules sont limités par des bouchons formés à l'entrée des canaux, surtout lorsque la taille des particules est comparable à la largeur des microcanaux ou en cas d'arrivée simultanée. Ce projet de thèse étudiera pour la première fois le passage de particules déformables (capsules) - adhésives - dans une constriction. Les particules rigides, connues pour former des arches stables bloquant les canaux, montrent que le ratio taille du col/particule est crucial pour le colmatage. Des simulations numériques seront réalisées en 3D pour analyser le mouvement collectif de capsules adhésives en variant (i) leur déformabilité, (ii) la largeur de la constriction, et (iii) l'intensité des interactions entre particules et parois. Ces études vont permettre de comprendre et contrôler le mouvement des particules passives (e.g. des globules rouges) et actives (e.g. des bactéries) dans des systèmes biomédicaux et dans des milieux poreux. Cela permettra d'améliorer par la suite le design ou les conditions d'utilisation de ces dispositifs microfluidiques pour les rendre plus performants.
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Microfluidic devices that handle particles or cells are limited by clogs that form at the entrance of the channels, especially when the particle size is comparable to the width of the microchannels or in the case of simultaneous arrival. This PhD project will study, for the first time, the passage of deformable (capsule) – adhesive – particles through a constriction. Rigid particles, known to form stable arches that block channels, have shown that the neck-to-particle size ratio is crucial for clogging. Three-dimensional computer simulations will be performed to analyze the collective movement of adhesive capsules by varying (i) their deformability, (ii) the width of the constriction, and (iii) the intensity of interactions between the particles and the walls. These studies will enable a better understanding and control of the motion of passive particles (e.g., red blood cells) and active ones (e.g., bacteria) in biomedical systems and porous media. This will subsequently improve the design or operating conditions of these microfluidic devices to make them more efficient.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Financement d'une collectivité locale ou territoriale

Université de Technologie de Compiègne

71 Sciences pour l'ingénieur

Master en Physique Numérique ou en Mathématiques Appliquées, ou Diplôme d'Ingénieur en Génie Chimique ou Mécanique
MSc or MEng in Computational Physics, Applied Mathematics, Mechanical or Chemical Engineering