Le séminaire hebdomadaire du laboratoire PMMH a lieu tous les vendredis à 11h, au premier étage Barre Cassan, campus Jussieu (plan).
Stéphane Perrard
Etienne Reyssat
Virgile Thiévenaz

PMMH
BARRE CASSAN
BAT A 1ER ETAGE CASE 18
7 QUAI SAINT BERNARD
75005 PARIS
France
Tel : (33) 1 40 79 45 22
Séminaire PMMH - Arthur Alexandre (EPFL)
Dispersion in heterogeneous media : how boundaries shape transport properties
Identifying transport properties of tracer particles in heterogeneous media at large time and length scales has applications in wide range of physical systems including microfluidics, hydrology, chemical engineering or soft matter. The effective diffusivity is a crucial input for problems of mixing, sorting, chemical delivery, as well as chemical reactions. Spatial variations of diffusion and advection can lead to drastic changes in the effective diffusion constant with respect to homogenous systems. Classic examples include Taylor dispersion in hydrodynamics, and the decrease of diffusivity due to the crowding effect produced by spatially-varying boundaries or the presence of an external periodic potential.
In particular, the effect of the confining geometry on the effective diffusivity has been widely studied, but the vast majority of existing theories focuses on perfectly reflecting boundaries. Using a general framework that incorporates surface-mediated diffusion, we show analytically that making surfaces or obstacles attractive can accelerate dispersion [1]. We notably show that this enhancement of diffusion can exist even when the surface diffusion constant is smaller than that in the bulk.
Our formalism can be generalized to encompass drifts or spatially-dependent diffusion tensor [2, 3]. Indeed, his spatial dependency results from hydrodynamic interactions between the tracer and the wall and are not negligible in the situation of strong confinement. In particular, we examine how the latter mechanism modifies the tracer displacement distribution by computing cumulants beyond the mean-squared displacement. Our results were confirmed by numerical simulations and experimental data.
References
[1] Alexandre, A., Mangeat, M., Guérin, T. & Dean, D. S. How stickiness can speed up diffusion in confined systems. Physical Review Letters 128, 210601 (2022).
[2] Alexandre, A., Gu´erin, T. & Dean, D. S. Generalized taylor dispersion for translationally invariant microfluidic systems. Physics of Fluids 33 (2021).
[3] Alexandre, A. et al. Non-gaussian diffusion near surfaces. Physical Review Letters 130, 077101 (2023).
Instructions générales pour les conférenciers
Le public du séminaire est très hétérogène (rien qu’au PMMH nous travaillons sur des thématiques très diverses, mécanique des fluides, des milieux granulaires, des solides, physique statistique, physique du mouillage, micro-fluidique, biophysique,...) l’objectif est donc de ne pas faire un séminaire trop spécialiste : au moins la première moitié du séminaire à un niveau accessible pour celui qui ne connaît rien sur le sujet.
Le séminaire a lieu à 11h. rendez-vous 15 minutes avant pour installer et tester la projection.
Le séminaire dure environ 45 minutes pour laisser un peu de temps pour discuter à la fin.
- Séminaires ESPCI-ENS de biophysique
- Séminaires du Département de Physique de l’ENS
- Séminaires du Laboratoire d’Hydrodynamique de l’X
- Séminaire de Mécanique d’Orsay (page web FAST)
- Séminaire de Mécanique d’Orsay (page web LIMSI)
- Séminaire de Mécanique des Fluides de l’Institut Jean le Rond d’Alembert
- Séminaires du laboratoire MSC, Paris VII
- Séminaires Gulliver
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