Nous étudions à travers plusieurs expériences la dynamique spéciale engendrée par des objets non mouillants. Un liquide en état Leidenfrost est autopropulsé lorsqu’on le pose sur un substrat texturé avec des rainures formant un motif à chevrons: les textures canalisent l'écoulement de vapeur dans une direction bien définie de sorte que ces aéroglisseurs liquides sont entraînés par la vapeur sous-jacente. Ces objets déformables subissent très peu de friction sur une surface plane. Toutefois, sur des substrats crénelés, les impacts sur les textures créent une friction spéciale qui est également étudiée. Nous étendons ce scénario d'entraînement visqueux dans d'autres situations où le liquide est remplacé par une plaque solide. Pour permettre la lévitation, on le place sur un substrat poreux à travers lequel de l'air est soufflé. Une fois de plus, l’écoulement est rectifié par des textures permettant l’entraînement d’une lamelle de verre dans un mouvement de translation ou même de rotation. Si nous augmentons la profondeur des textures, le confinement est perdu et on observe un mouvement dans la direction opposée dû à l'effet fusée. Nous nous intéressons également à une situation de non mouillage particulièrement simple: la goutte en chute libre. Nous abordons le problème de l’issue de cette chute: l'impact. Nous étudions d'abord l'impact d'une goutte sur un tamis. Dans cette situation, le liquide passe à travers les trous ou est arrêté par les sections bouchées. Nous nous concentrons ensuite à la force d’impact subie par le substrat. Nous la mesurons et la calculons en fonction des caractéristiques du liquide, de l’impact, et de la nature du substrat. / We investigate through several experiments the special dynamics generated by non-wetting objects.On a substrate textured with grooves forming a herringbone pattern, a Leidenfrost levitating liquid is propelled: the textures channel the vapor flow in a well-defined direction so that the slider above is driven by vapor viscosity. These deformable objects undergo very little friction on flat surfaces. However, on crenelated substrates, impacts on the texture sides greatly enhance dissipation. We extend this entrainment scenario to other situations where the liquid (and its deformable nature) is not involved anymore. A solid plate can levitate over a porous substrate through which air is blown. Again, escaping flow can be rectified by the textures and entrain the plate, leading to translation movement or even to rotation. If we create deeper channels (hence losing flow confinement), we observe motion in the opposite direction due to “rocket effect” (conservation of momentum). We are also interested in an extreme non-wetting situation: the falling drop. Indeed, all along the fall, the drop only experiences air drag friction, easily reaching high speeds. We tackle the problem of the dramatic issue of this fall: the impact. We first study the impact of a drop on a sieve. In this situation intermediate between a solid wall and no obstacle at all, mass either passes through the holes or gets stopped by the closings. We then focus on the impact force experienced by the substrates and characterize the force as a function of the drop and impact properties, but also of the nature of the solid on which impact takes place.

L'objectif de ce travail est d'étudier l'effet thermoélectrique à l'échelle nanométrique des nanostructures chauffées. Dans un premier temps, nous étudions les mécanismes d'autopropulsion thermo-électrophorétique de particules Janus chauffées par laser. Ce mécanisme d'autopropulsion est principalement induit par l'effet Seebeck ou l'effet thermoélectrique. Cet effet provient de la séparation des charges survenues lorsqu'un gradient de température est présent dans la solution d'électrolyte: Une forte absorption du laser par la partie métallisée de la particule génère un gradient de température qui en retour agit sur les espèces ioniques (positive et négative) et les conduits vers les zones chaudes ou les zones froides. Ce mouvement d'ions entraine la création d'un champ électrique dipolaire qui, à proximité de la particule, dépend fortement des propriétés de surface. Ce changement de comportement de ce champ électrique sur une surface isolant ou conductrice n'affecte pas la vitesse de la particule. Dans un second temps, nous étudions les effets d'interactions hydrodynamiques et de la condensation des contre-ions sur la thermophorèse des polymères d'ADN. Comme résultat principal, la mobilité thermophorétique montre, en fonction de la longueur de la chaîne, un comportement non-monotone et se compose de deux contributions induites par les forces conductrices dominantes que sont l'effet Seebeck et le gradient de permittivité. À la fin, nous comparons notre résultat théorique avec une récente expérience sur l'ADN / The aim of this work is to study the nanoscale Seebeck effect at hot nanostructures. At first, we study the thermo-electrophoresis self-propulsion mechanism for a heated metal capped Janus colloid. The self-propulsion mechanism is mainly induced by the electrolyte Seebeck effect or thermoelectric effect. This effect takes its origin from the separation of charges occurring while a temperature gradient is present in a electrolyte solution: A strong absorption of laser light by the metal side of the particle creates a temperature gradient which in turn acts on ion-species (positive and negative) and drives them to the hot or the cold region. This motion of ion results in a dipolar electric field which, close to the particle, depends strongly on the surface properties. The change of behavior of the electric field at the insulating or conducting surface does not affect the velocity of the particle. At second, we study the effect of hydrodynamic interactions and counterion condensation in thermophoresis for DNA polymer. As the main result, the thermophoretic mobility shows, in function of the chain length, a non-monotonuous behavior and consists of two contributions induced by the dominant driving forces which are the thermally induced permittivity-gradient and the electrolyte Seebeck effect. At the end, we compare our theoretical result with recent experiment on single-stranded DNA.

La phorèse est un mécanisme physico-chimique par lequel certains colloïdes microscopiques dérivent à travers les gradients d'un champ de concentration de soluté dans un fluide. Ce mécanisme est exploité par des particules autophorétiques, ou colloïdes actifs chimiquement, pour auto-propulser. Ces particules influencent les mouvements de leurs voisines par le biais d'interactions chimiques et hydrodynamiques et sont donc étudiées pour leur comportement collectif. La modélisation de ces interactions a fait l'objet de recherches approfondies au cours des dernières années, à la fois d'un point de vue physique pour comprendre les mécanismes précis des interactions, et d'un point de vue expérimental pour expliquer les observations de la formation de structures cohérentes à grande échelle. Cependant, une modélisation exacte de ces suspensions actives est difficile en raison des interactions à grand nombre de particules. Jusqu'à présent, la plupart des modèles proposés reposent sur la superposition d'approximations de champ lointain pour les signatures chimiques et hydrodynamiques de chaque particule, qui ne sont valides que de manière asymptotique dans la limite de suspensions très diluées. Un cadre analytique systématique et unifié basé sur la méthode classique de réflexion (MoR) est développé ici pour les problèmes de Laplace et de Stokes afin d'obtenir les interactions entre particules phorétiques et les vitesses résultantes avec un ordre de précision arbitraire en terme du rapport du rayon et de la distance typique entre deux particules voisines.Un système comprenant uniquement des particules autophorétiques homogènes et isotropes chimiquement et géométriquement est ensuite considéré en détail. On sait que de telles particules isotropes ne peuvent se propulser seules; cependant, en présence d'autres particules identiques, la symétrie du champ de concentration est brisée et les particules forment spontanément des agrégats ou clusters denses. De manière remarquable, ceux-ci peuvent s'auto-propulser si leur arrangement est présente une asymétrie. Ce résultat identifie donc une nouvelle voie pour briser la symétrie du champ de concentration et ainsi générer un mouvement, qui ne repose pas sur une conception anisotrope des particules individuelles, mais sur les interactions collectives de particules actives identiques et homogènes. Un argument pour l'origine de ce comportement auto-propulsif des clusters, basé sur la MoR, est proposé. De plus, en utilisant des simulations numériques complètes combinées à un modèle théorique réduit, nous caractérisons les propriétés statistiques de l'autopropulsion. / Diffusiophoresis is a physico-chemical mechanism by which certain microscopic colloids drift through gradients of a solute concentration field in a fluid. This mechanism is exploited by autophoretic particles, which are chemically active synthetic colloids, to achieve self-propulsion. These particles influence each others' motion through chemical and hydrodynamic interactions and are hence known to exhibit collective behaviour. Modeling these interactions is a subject of intense research over the past decades, both from a physical perspective to understand the precise mechanisms of the interactions, as well as from an experimental point of view to explain the observations of formation of coherent large-scale structures. However, an exact modeling of is difficult due to multi-body interactions and surface effects. Most efforts so far rely on the superposition of far-field approximations for each particle's signature, which are only valid asymptotically in the dilute suspension limit. A systematic and unified analytical framework based on the classical Method of Reflections (MoR) is developed here for both Laplace and Stokes' problems to obtain the multi-body interactions and the resulting velocities of phoretic particles, up to any order of accuracy in the radius-to-distance ratio of the particles.A system comprising only of chemically- and geometrically-isotropic autophoretic particles is then considered in detail. It is known that such isotropic particles cannot self-propel in isolation; however, in the presence of other identical particles, the symmetry of the concentration field is broken and the particles spontaneously form close packed clusters. Remarkably, these clusters are observed to self-propel based on their geometric arrangement. This result thus identifies a new route to symmetry-breaking for the concentration field and to self-propulsion, that is not based on an anisotropic design, but on the collective interactions of identical and homogeneous active particles. An argument for origin of this self-propulsive behaviour of clusters is made based on MoR. Furthermore, using full numerical simulations and theoretical model for clustering, we characterize the statistical properties of self-propulsion of the system.