Recherche expérimentale de la localisation d’Anderson des ultrasons dans des suspensions multi-diffusantes et résonantes

Ces travaux de thèse portent sur l’étude du transport des ondes ultrasonores multiplement diffusées dans des milieux désordonnés et localement résonants. Plus particulièrement, nous considérons ici des suspensions « modèles » constituées de microbilles métalliques très peu absorbantes distribuées aléatoirement dans un gel aqueux. Les microbilles présentant une très faible dispersion en taille et en forme, ces dernières sont le siège de fortes résonances acoustiques de type Mie que nous exploitons pour faire chuter les libres parcours moyens.Dans un premier temps, nous détaillons les formalismes classiques permettant de décrire les différents régimes de transports susceptibles de se manifester dans ces milieux complexes. Ensuite, nous présentons le dispositif millifluidique spécifiquement développé pour notre besoin autorisant la fabrication de microbilles hautement calibrées en forme et en taille, faites d’un alliage métallique fondant à basse température. Les deux derniers chapitres de ces travaux de thèse sont quant à eux consacrés à l’étude expérimentale du transport des ondes ultrasonores dans ces suspensions résonantes. Dans un premier temps, nous étudions le transport balistique de l’onde cohérente en caractérisant notamment les propriétés effectives de suspensions diluées et concentrées (jusqu’à 40%). Nos mesures ultrasonores du libre parcours moyen, des vitesses de phase et de groupe révèlent un très fort impact des résonances acoustiques multipolaires des micro-billes sur ces propriétés effectives.Pour des échantillons plus épais, l’onde cohérente disparaît peu à peu au profit des ondes dites « multiplement diffusées » ou incohérentes. Leur transport est alors régi par un processus de diffusion dont nous caractérisons les paramètres (coefficient de diffusion et vitesse de transport) en fonction de la fréquence. Proches des résonances acoustiques des microbilles, nous observons une déviation significative à ce régime diffusif. Dans le cas de suspensions concentrées (20%), nous identifions également un régime de localisation forte pour lequel l’énergie acoustique reste piégée près de la source. Ces observations corroborent des prédictions issues d’une théorie auto-consistante de la localisation prenant en compte la renormalisation du coefficient de diffusion. Enfin une analyse statistique de la distribution d’intensité de la figure de speckle vient confirmer l’existence d’un régime de localisation d’Anderson dans nos suspensions concentrées.