Phononique du nacre naturel
Phononic landscape of natural nacre
Jérémie Marguéritat (équipe Luminescence) et Maroun Abi Ghanem (équipe Biophysique), en collaboration avec des collègues du Mans et de Chicago (Etats-Unis), ont publié un article intitulé "Characterization of the Phononic Landscape of Natural Nacre from Abalone Shells" dans la revue Small.
Jérémie Marguéritat (Luminescence team) and Maroun Abi Ghanem (Biophysics team), in collaboration with colleagues from Le Mans and Chicago (USA), have published an article titled "Characterization of the Phononic Landscape of Natural Nacre from Abalone Shells" in the journal Small.
Cet article explore le comportement phononique du nacre, un biocomposite naturel connu pour sa structure en « brique et mortier », analogue à un super-réseau composé de couches alternées de tablettes minérales et de matériaux organiques. Bien que des études antérieures aient suggéré la présence de bandes interdites phononiques dans ces nano-structures naturelles, leur existence à haute fréquence restait à prouver expérimentalement.
A l’aide de techniques ultrasons laser (Transient Grating Spectroscopy et Picosecond Ultrasonics) et de spectroscopie Brillouin, les auteurs ont étudié la dispersion des ondes acoustiques de surface (SAW) sur le nacre à des fréquences allant du MHz au GHz. Ils ont découvert que, contrairement aux prédictions théoriques, le comportement phononique du nacre montre une faible dispersion dans ce spectre, dû à des imperfections structurelles, une hétérogénéité mécanique, et un faible contraste élastique entre ses constituants structurels.
Ces résultats apportent un éclairage nouveau sur la mécanique complexe du nacre, tout en ouvrant des perspectives pour la conception de matériaux bio-inspirés destinés à des applications en phononique.
A l’aide de techniques ultrasons laser (Transient Grating Spectroscopy et Picosecond Ultrasonics) et de spectroscopie Brillouin, les auteurs ont étudié la dispersion des ondes acoustiques de surface (SAW) sur le nacre à des fréquences allant du MHz au GHz. Ils ont découvert que, contrairement aux prédictions théoriques, le comportement phononique du nacre montre une faible dispersion dans ce spectre, dû à des imperfections structurelles, une hétérogénéité mécanique, et un faible contraste élastique entre ses constituants structurels.
Ces résultats apportent un éclairage nouveau sur la mécanique complexe du nacre, tout en ouvrant des perspectives pour la conception de matériaux bio-inspirés destinés à des applications en phononique.
This article explores the phononic behavior of nacre, a natural biocomposite known for its "brick-and-mortar" structure, analogous to a superlattice composed of alternating layers of mineral tablets and organic materials. Although previous studies suggested the presence of phononic bandgaps in these natural nanostructures, their existence at high frequencies had yet to be experimentally confirmed.
Using laser ultrasonics techniques (Transient Grating Spectroscopy and Picosecond Ultrasonics) and Brillouin spectroscopy, the authors investigated the dispersion of surface acoustic waves (SAWs) on nacre across frequencies ranging from MHz to GHz. They discovered that, contrary to theoretical predictions, the phononic behavior of nacre exhibits weak dispersion in this spectrum, due to structural imperfections, mechanical heterogeneity, and low elastic contrast between its structural components.
These findings provide new insights into the complex mechanics of nacre, while also opening avenues for the design of bio-inspired materials for applications in phononics.
Using laser ultrasonics techniques (Transient Grating Spectroscopy and Picosecond Ultrasonics) and Brillouin spectroscopy, the authors investigated the dispersion of surface acoustic waves (SAWs) on nacre across frequencies ranging from MHz to GHz. They discovered that, contrary to theoretical predictions, the phononic behavior of nacre exhibits weak dispersion in this spectrum, due to structural imperfections, mechanical heterogeneity, and low elastic contrast between its structural components.
These findings provide new insights into the complex mechanics of nacre, while also opening avenues for the design of bio-inspired materials for applications in phononics.
