Surface Tension Propulsion of Fungal Spores

Most basidiomycete fungi actively eject their spores. The process begins with the condensation of a water droplet at the base of the spore. The fusion of the droplet onto the spore creates a momentum that propels the spore forward. The use of surface tension for spore ejection offers a new paradigm to perform work at small length scales. However, this mechanism of force generation remains poorly understood. To elucidate how fungal spores make effective use of surface tension, we performed a detailed mechanical analysis of the three stages of spore ejection: the transfer of energy from the drop to the spore, the work of fracture required to release the spore from its supporting structure and the kinetic energy of the spore after ejection. High-speed video imaging of spore ejection in Auricularia auricula and Sporobolomyces yeasts revealed that drop coalescence takes place over a short distance $(\sim 5 \mu m)$ and energy transfer is completed in less than $4 \mu s$. Based on these observations, we developed an explicit relation for the conversion of surface energy into kinetic energy during the coalescence process. The relation was validated with a simple artificial system and shown to predict the initial spore velocity accurately (predicted velocity: $1.2 m s^{-1}$; observed velocity: $0.8 m s^{-1}$ for A. auricula). Using calibrated microcantilevers, we also demonstrate that the work required to detach the spore from the supporting sterigma represents only a small fraction of the total energy available for spore ejection. Finally, our observations of this unique discharge mechanism reveal a surprising similarity with the mechanics of jumping in animals.Organismic and Evolutionary Biolog

Optofluidic random laser

An active disordered medium able to lase is called a random laser (RL). We demonstrate random lasing due to inherent disorder in a dye circulated structured microfluidic channel. We consistently observe RL modes which are varied by changing the pumping conditions. Potential applications for on-chip sources and sensors are discussed.Comment: 3 pages, 4 figure

Physique des mouvements rapides chez les plantes

National audienceDépourvues de muscles, certaines plantes mettent en œuvre des mouvements dont la fulgurance est comparable à celle des animaux. Nous montrons dans cet article que beaucoup de ces mouvements, nécessités par la reproduction ou la nutrition, ont la même base physique : une instabilité mécanique qui libère de l’énergie élastique stockée. Deux grands types d’instabilités mécaniques sont utilisés par les plantes pour amplifier la vitesse de leur mouvement : les ruptures solides ou liquides (cavitation) pour la propulsion des graines ou des spores de fougères, et les instabilités de flambage élastique pour les pièges des plantes carnivores, telles que la Dionée ou l’utriculaire

Dynamics of a ball bouncing on a vibrated elastic membrane

International audienceWe investigate the dynamics of a ball bouncing on a vibrated elastic membrane. Beyond the classical solid/solid case, we study the effect of introducing new degrees of freedom by allowing substrate oscillations. The forcing frequency of the vibration strongly influences the different thresholds between the dynamical states. The simple model proposed gives a good agreement between the experiments and the analytical expression for the threshold at which the ball begins to bounce. Numerical simulations permit to qualitatively recover the experimental phase diagram. Finally, we discuss how this simple system can give new insights in the recent experimental studies on bouncing droplets

Mouillage et démouillage inertiel: triplons, flaques vibrées, ondes de chocs

Président: Anne-Marie Cazabat, rapporteurs: Elisabeth Charlaix, Michèle Adler, examinateurs: Yves Couder, Jean-Pierre Hulin, directeur de thèse: Françoise Brochard-Wyart.We have studied the statics and the dynamics of a floating triple line. We have build a triple line tensiometer by measuring the force exerted by the line when we pull on it. We measure the dispersion relation associated to the waves propagating along this line ("Triplons"). We have then studied water puddles deposited on vibrated solid substrates (frequency w). Above a first threshold in amplitude, we observe the depinning of the line and the radius of the puddle starts to oscillates. Above a second threshold, we observe an instability of the contour at frequency w/2, parametrically excited by the variations of the drop radius. We have finally studied the fast dewetting of a water film floating on a non miscible liquid substrate, denser and non miscible. We have measured the dewetting velocity V versus the film thickness e. When V is larger than the velocity of surface waves, we observe a cascade of shocks propagating ahead or behind the rim collecting the water.Nous avons étudié la statique et la dynamique d'une ligne triple flottante. Nous avons mesuré la force exercée par la ligne lorsqu'on la déforme (tensiomètre de ligne) et la relation de dispersion des ondes se propageant le long de la ligne ("Triplons"). Nous avons ensuite étudié l'effet de vibrations verticales (fréquence w) sur des flaques d'eau déposées sur un substrat solide. Au dessus d'un premier seuil en amplitude, on observe le décrochement de la ligne, le rayon de la flaque oscille. Au-dessus d'un deuxième seuil, on a pu observer des fluctuations du contour de la flaque à la fréquence w/2 (instabilité paramétrique). Nous avons enfin étudié la dynamique de démouillage à grande vitesse d'un film d'eau flottant sur un liquide non miscible. On a mesuré la vitesse d'ouverture V en fonction de l'épaisseur e du film. Lorsque V dépasse la vitesse des ondes de surface, on observe des ondes de chocs en avant et en arrière du bourrelet collectant l'eau

Plantes, gouttes, jets, grains: Quelques problèmes aux interfaces liquides ou élastiques.

Dans ce manuscrit, je présente différents problèmes faisant intervenir des interfaces déformables. Ces interfaces peuvent être liquides (gouttes, jets, bulles) mais aussi solides (membrane, contact entre grains élastiques). Je présente d'abord le cadre des problèmes abordés depuis la fin de ma thèse, puis je me concentrerai sur quelques exemples. Je décris d'abord les expériences de mouillage réalisées au LPMC, certaines dans la continuité de mon travail de thèse. Il s'agit de la dynamique de gouttes et de jets sur des surfaces hydrophobes. Je montre par exemple que des vibrations couplées peuvent conduire à un déplacement net d'une goutte déposée sur une surface à vitesse contrôlée. Je montre ensuite comment contrôler le rebond d'un jet sur une surface suffisamment hydrophobe. Dans une deuxième partie, j'aborde des problèmes de biophysique végétale que j'ai d'abord étudiés en Post-doc à Harvard University, département OEB, puis au Laboratoire de Physique de la Matière Condensée à Nice. Il s'agit de phénomènes de transport d'eau dans des feuilles artificielles et de mouvement rapides chez les plantes qui font de nouveaux intervenir le mouillage de gouttes, mais aussi des bulles de cavitation et des objets élastiques. J'aborde finalement les travaux réalisés sur la propagation d'ondes dans des milieux granulaires par photoélasticité, objet de la thèse de Guillaume Huillard. Enfin je présente les perspectives de ces différents travaux

Mouillage et Démouillage Inertiels (triplons, Flaques vibrées, Ondes de chocs)

PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF