Nicolas LAFORGE : "Guides d'ondes phononiques topologiques"

Travaux de thèse de Nicolas LAFORGE : "Guides d'ondes phononiques topologiques"

Résumé : Les métamatériaux correspondent à l’ensemble des matériaux conçus par l’Homme présentant des propriétés, statiques ou dynamiques, inaccessibles aux matériaux naturels. Parmi eux, les cristaux phononiques consistent en un assemblage périodique de deux matériaux ou plus, et sont utilisés principalement pour la conception de dispositifs de filtrage et de guidage d’ondes. Au cours de la décennie 2010, un nouveau mécanisme permettant le guidage d’ondes a commencé à être utilisé. Il s’agit de la topologie, qui s’appuie sur la création d’une interface issue de la juxtaposition de deux cristaux présentant des propriétés de symétries chirales. Si ce mécanisme a prouvé son efficacité dans un grand nombre d’applications, il n’a en revanche jamais été utilisé dans un milieu fortement dispersif, ou pour un cristal présentant une géométrie n’étant pas similaire à la géométrie hexagonale du graphène. L’objectif de cette thèse est donc de concevoir de tels cristaux phononiques topologiques. Dans un premier temps, nous avons conçu un cristal phononique présentant un comportement topologique pour des ondes de surface sur l’eau en reprenant une géométrie présentant un comportement topologique pour des ondes acoustiques guidées dans l’air. Cette similarité est permise par la forme des équations régissant ces deux domaines, ce qui nous permet de transposer des comportements topologiques d’un domaine physique à un autre. Nous avons ensuite conçu un cristal phononique topologique ne reposant pas sur la géométrie du graphène, toujours pour des ondes de surface dans l’eau. Cette géométrie permet la conception d’un dispositif séparateur d’ondes à trois voies. Si nous avons mis en évidence le comportement topologique de ce cristal, nous n’avons pas confirmé la possibilité de séparer une onde dans trois directions. En reprenant cette géométrie, mais pour des ondes acoustiques dans l’eau, nous avons mis cette fois en évidence la possibilité de séparer une onde dans trois directions. Cette observation ouvre la voie à la conception de nouveaux circuits de guidage d’onde.

Composition du jury :
M. Vincent LAUDE Directeur de Recherche, Université Bourgogne Franche-Comté, Directeur de thèse
M. Muamer KADIC Maître de Conférences, Université Bourgogne Franche-Comté, Co-directeur de thèse
M. Yan PENNEC Professeur des Universités, Université de Lille, Rapporteur
M. Vincent PAGNEUX Directeur de Recherche, Le Mans Université, Rapporteur
Mme. Thérèse LEBLOIS Professeur des Universités, Université Bourgogne Franche-Comté, Examinatrice
M. Romain FLEURY Professeur Associé, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Examinateur
M. Sébastien GUENNEAU Directeur de Recherche, Imperial College of London, Examinateur
M. Pierre DELPLACE Chargé de Recherche, Université de Lyon, Examinateur

Localisation : Amphithéâtre J.J Gagnepain, FEMTO-ST, 15B, Avenue des Montboucons - 25000 Besançon