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Mesure par imagerie du comportement individuel de gouttes au sein d’une population quand ni la résolution ni le contraste ne le permettent

Suivre l’évolution d’un objet par imagerie optique nécessite la prise d’images assez contrastées (l’objet est bien distinct du fond de l’image) et suffisamment résolues (grand nombre de pixels par objet). Si toute expérimentation s’attache à optimiser ces deux paramètres afin de rendre efficient les algorithmes de traitement d’image, il est des situations où de telles optimisations ne sont pas possibles.

Les travaux menés ici ont pour objet le suivi de la contraction (évaporation) d’une population conséquente de micro-gouttes d’eau salée [Video], afin d’y discerner des comportements collectifs et individuels : les micro-gouttes sont elles sensibles au comportement de leurs voisines ? Pour contourner le manque de résolution spatiale des images combiné à des contrastes optiques faibles voir nuls, l’image de chaque goutte et de son environnement est réduite à un simple scalaire:l’écart type du niveaux de gris des pixels. Si l’évolution temporelle de l’écart type associé à chacune des gouttes s’avère efficace pour caractériser leur évolution, le plus étonnant est la mise en évidence d’une interférence goutte-goutte au moment où un cristal y apparait : les gouttes communiquent [Graph]. Lorsqu’un cristal apparait au sein d’une goutte, sa contraction s’accélère en libérant plus d’eau dans l’huile : les gouttes voisines vont temporairement grossir en absorbant cet excès. C’est la première fois qu’un tel effet est mesuré, et les conclusions vont à l’encontre de ce qui avait été envisagé dans telle situation : la naissance d’un cristal dans une goutte inhibe la naissance de cristaux dans les gouttes voisines.

Dans nombre d’experimentations basées sur l’utilisation de gouttes, support de réactions (comme ici la cristallisation par contraction), le but est d’avoir une approche statistique : chaque goutte serait une expérience indépendante. Nous proposons ici une méthode pour en avérer la réalité. Au delà, cette approche simple et rapide nous semble transposable à d’autres expérimentations d’imagerie où la résolution et le contraste font défaut.

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— Open Access — AIP publishing featured article "A parameter to probe microdroplet dynamics and crystal nucleation" AIP Advances 8, 075324 (2018)
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R. Grossier, V. Tishkova, R. Morin, and S. Veesler
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