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Une goutte de shampoing épais tombe dans l'eau et se fige en un cordon bizarre. Un fluide qui à la fois s'écoule et rebondit est dit viscoélastique. Dans un tel fluide, de minuscules particules soumises aux ultrasons se comportent très différemment de ce qu'elles feraient dans l'eau.

Dans un microcanal rempli d'un tel fluide, on active les ultrasons – et deux écoulements apparaissent. L'un, acoustique, pousse les particules vers certaines zones, comme le vent pousse le pollen vers une clôture. L'autre, tourbillonnaire, issu de la puissance du son, mélange lui-même le fluide et peut emporter les particules. Dans un milieu viscoélastique, ces forces s'entremêlent différemment : l'élasticité du fluide agit comme un filet invisible qui tantôt attrape la particule, tantôt la relâche. Les scientifiques ont construit un modèle basé sur les équations du fluide d'Oldroyd-B – une description mathématique où le fluide se souvient des déformations récentes, comme un élastique.

Les principales manettes se sont révélées être deux nombres. Le nombre de Deborah (De) compare le temps de relaxation des contraintes élastiques dans le fluide à la période des ultrasons : plus il est grand, plus le fluide « se souvient » de la poussée. Le nombre de diffusion visqueuse (Dv) indique la vitesse à laquelle les tourbillons s'atténuent sous l'effet de la viscosité. En les modifiant, on peut déplacer le piège à particules d'un endroit à un autre : du centre du canal vers la paroi, vers une ligne où la pression ne fluctue pas, ou vers l'axe de symétrie du son.

C'est ainsi que naît l'acoustofluidique pour les fluides complexes – la possibilité de trier sans contact des particules de moins d'un micromètre. C'est une voie directe vers un travail délicat avec des cellules vivantes, des virus ou des gouttes de médicaments, où il est crucial de ne pas endommager la charge. Et tout cela grâce au fait que le fluide est un peu élastique.

Résumé original

tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2605.08906

Particle migration and trapping in ultrasonically actuated microscale flows arise from the competition between acoustic radiation forces and streaming-induced drag. While these mechanisms are well understood in Newtonian fluids, the role of fluid viscoelasticity in governing particle dynamics remains largely unexplored. Here, we investigate particle transport and trapping in a viscoelastic fluid within an ultrasonically excited microchannel under the combined action of acoustic streaming and radiation forces. Using a perturbation framework, we solve the continuity, momentum and constitutive equations for an Oldroyd-B fluid to obtain the oscillatory acoustic field and the resulting steady streaming flows in the bulk and near-wall boundary layers. Acoustic radiation forces, incorporated through a semi-analytical model, drives particle migration, while streaming-induced drag can oppose, alter or suppress trapping. We show that particle trajectories and equilibrium trapping locations are governed primarily by the Deborah number ($$De$$) and viscous diffusion number ($$Dv$$). At high $$Dv$$, increasing $$De$$ shifts the trapping location from the bulk region to the channel wall, pressure nodal line, channel centre or ultrasound symmetry line. We further determine the critical particle size governing the transition between radiation-dominated and streaming-dominated regimes as a function of $$De$$ and $$Dv$$. The critical particle size can become significantly smaller than that in a Newtonian fluid, enabling effective manipulation of submicron particles and overcoming a key limitation of conventional acoustofluidics. These results demonstrate how viscoelasticity fundamentally modifies acoustophoretic transport and establish new mechanisms for tunable particle migration and trapping in complex fluids.