Détection optomécanique, Propriétés multiphysiques, Micro-rhéologie ultra-haute fréquence, Fluide complexe, Fluides non newtoniens

Dans cette thèse, nous présentons une étude approfondie des résonateurs à disques optomécaniques ultra-haute fréquence, en fonctionnement dans divers environnements liquides. L'objectif du travail était de développer des techniques expérimentales optiques et des modèles théoriques pour étudier les interactions fluide-structure dans des dispositifs micro ou nanométriques vibrants, ayant des applications potentielles en fluidique, en détection pour le biomédical et en science des matériaux. Nous avons appliqué des techniques de transduction optomécaniques à des résonateurs à disque en silicium pour mesurer diverses propriétés des liquides. En s'appuyant sur des modèles analytiques et numériques, nos mesures permettent de remonter à l'indice de réfraction, la conductivité thermique, la viscosité, la densité et la compressibilité du liquide. Nous avons notamment obtenu des expressions explicites pour le décalage en fréquence et le facteur de qualité mécanique d'un disque immergé dans un liquide, le transformant en un rhéomètre calibré. Puisque ce rhéomètre couvre la gamme de fréquences de 200 MHz à 3 GHz, nous avons pu observer d'importants effets de compressibilité dans l'eau, et confirmé que ce liquide reste pour autant newtonien dans cette gamme. En revanche, le 1-décanol liquide présente un comportement non newtonien, avec une viscosité dépendant de la fréquence, et des temps de relaxation associés proche de la nanoseconde que nous avons pu mettre en évidence expérimentalement. Le travail de thèse apporte un éclairage sur le comportement des résonateurs à disque optomécanique immergés, et démontre leur potentiel pour sonder les propriétés multiphysiques d'un liquide à l'échelle micronique.