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Physique
/ 08-10-2021
Zhu Yajuan
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Nous étudions les écoulements granulaires sur fond lisse, confinés entre des parois latérales lisses, au moyen de simulations numériques par la méthode des éléments discrets. Nous mettons en lumière de nouveaux régimes d’écoulements ayant une compacité hétérogène et présentant des écoulements secondaires complexes : écoulements avec rouleaux de convection, écoulements supportés, régimes oscillants, ... Le régime supporté, particulièrement intéressant, se compose d’un noyau granulaire dense flottant sur une couche granulaire diluée et agitée qui se comporte comme coussin d’air. Il pourrait être un bon candidat pour expliquer les avalanches de longue portée. Des simulations numériques ont révélé que la vitesse moyenne d’écoulement VL obéit à une loi d’échelle simple en fonction du mass hold-up H et de la largeur de canal W: VL ∝ H0,3 W0.7. Nous avons constaté que le frottement effectif μ aux parois peut être décrit comme une fonction unique d’un nombre de Froude construit à partir de la vitesse de glissement Vs, de la pression P à la paroi et de la densité ρ des grains. La loi de frottement en paroi μ(Fr) est vérifiée à la fois aux échelles locale et globale, pour des écoulements stationnaires et instationnaires. Ces relations μ(Fr) et ϕ(Fr) fournissent un ensemble de conditions aux limites destinés à prédire la vitesse de glissement à partir de la configuration de l’écoulement. Nous avons également étudié l’effet de la largeur W du canal sur les caractéristiques des écoulements. L’effet principal est de modifier le domaine d’existence des différents régimes d’écoulements dans l’espace des paramètres (H, θ), où θ est l’angle d’inclinaison du fond. Une diminution de W déplace les régimes d’écoulements vers des angles d’inclinaisons plus élevés. La loi de friction μ(Fr) et la loi ϕ(Fr) restent inchangées lorsque la largeur du canal est modifiée. Enfin, nous avons étudié le rôle des paramètres mécaniques : e, μgw et μgg, qui sont respectivement le coefficient de restitution entre les grains, le coefficient de frottement entre les grains et les parois, et le coefficient de frottement entre les grains. Nous avons constaté que l’augmentation de e ou de μgw réduit la vitesse moyenne de l’écoulement. Cependant, pour μgg, nous avons observé qu’en dessous d’un angle critique, la vitesse moyenne de l’écoulement diminue avec l’augmentation de μgg, tandis qu’au-dessus, elle augmente. Enfin, les lois μ(Fr) et ϕ(Fr) conservent qualitativement leur forme tout en variant quantitativement lorsque μgw et μgg changent. Elles sont invariantes lorsque e change.
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Physique
/ 08-10-2021
Bejjani Raghed
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Ce travail de doctorat réalisé à l'UC Louvain et l'Université de Rennes 1, a exploré deux méthodes expérimentales pour étudier des ions moléculaires. Ces méthodes sont : la spectroscopie de photodissociation sur fond noir à l'UC Louvain, et la spectroscopie d'absorption amplifiée par une cavité à l'Université de Rennes 1. Dans les deux cas, nous avons développé l'instrument de bout en bout. Concernant la première partie, à l'UC Louvain un jet libre pulsé a été développé et il a été couplé avec deux méthodes d'ionisation. La première est une décharge électrique. La deuxième méthode consiste à utiliser un canon à électrons. Nous avons également mis en œuvre un spectromètre de masse à temps de vol (TOF) capable d'augmenter la résolution et constitué d'une unité capable d'accélérer, de regrouper et de re-référencer le faisceau d'ions à la masse. Les spectres de masse enregistrés ont pu démontrer l'efficacité de la production d'agrégats d'eau protonés, de différents agrégats mixtes et d'anions. Les premiers tests ont été réalisés sur N2O+. La photodissociation a été réalisée à l'aide d'un laser à colorant doublé en fréquence dans la gamme UV autour de 323 nm. La fragmentation laser de l'ion parent a conduit à la formation d'une espèce ionique (NO+) et neutre (N). L'analyse du spectre mesuré permet d'estimer la température rotationnelle des ions à 40 K. Ce résultat est encourageant, et laisse percevoir la possibilité d'étudier d'autres ions moléculaires dans un futur proche. La deuxième partie de ce travail, effectuée à l'Université de Rennes 1, consistait à développer un instrument pour étudier des espèces moléculaires pertinentes en astrophysique par spectroscopie d'absorption à haute résolution dans la gamme du visible et proche-infrarouge. En particulier, l'instrument développé aura pour but d'étudier les grandes chaînes de carbone anionique (C3-, C4-, ... Cn-). En raison des effets de charge d'espace, la densité des espèces ciblées produites en laboratoire est extrêmement faible même dans une expansion supersonique. La source d'ions a été développée. La géométrie choisie était celle d'une tuyère de Laval planaire, adaptée pour atteindre une basse température (40 K). Le profil planaire est important pour avoir une plus grande distance d'interaction entre les ions produits et le laser. Ces ions sont produits en utilisant une décharge en courant continu couplée à la tuyère. D'un autre côté, en utilisant un laser supercontinuum comme source incohérente à large bande couplée à une cavité de haute finesse, nous pourrions caractériser ces espèces par spectroscopie. Le spectre d'absorption est obtenu à l'aide d'un spectromètre à transformée de Fourier. L'optimisation et le développement de l'instrument consistaient à l'optimisation du couplage de la source laser et la cavité optique, et ensuite au spectromètre à transformée de Fourier. Nous avons réussi à mesurer les spectres d'absorption statiques du méthane et de l'acétylène afin de déterminer les paramètres de fonctionnement de l'instrument.
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Physique
/ 06-10-2021
Gupta Divita
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Des études en laboratoire à basse température pour explorer des réactions impliquant le radical CN,d’interet astrochimique ont été réalisées en utilisant la technique CRESU couplée aux technique dephotolyse par laser pulsée - fluorescence induite par laser et spectroscopie micro-ondes à transforméede Fourier à impulsions chirpé. Les coefficients de vitesse pour la réaction du radical CN avec le méthanol, le benzène, et le toluèneont été mesurés de 296 K à 16 K en utilisant la technique de photolyse par laser pulsée - fluorescence induite par laser en measurant la concentration de radical CN en fonction du temps. Une dépendance thermique négative a été observée pour la réaction du méthanol avec le CN, présentée dans lechapitre 4, typique de ce qui a été vu précédemment pour d’autres réactions radicalaires neutres quine possèdent pas de barrières énergétiques potentielles. Les mesures diffèrent considérablement des valeurs presentent dans la base de données cinétique pour l’astrochimie (KIDA) utilisées dans divers modèles astrochimiques. Le chapitre 5 couvre les mesures de cinétique pour la réaction entre deux molécules aromatiques, le benzène et le toluène et le radical CN, demontrant que ces réactions restent rapides jusqu’à 16 K. Les implications interstellaires potentielles de ces mesures à la lumière de la détection récente de cyano-substitution du benzène dans le milieu interstellaire sont discutés. La deuxième partie de cette thèse s’est concentrée sur l’étude du rapport de branchement spécifique pour la réaction du radical CN avec le propène à 35 K. Ces expériences ont été réalisées à l’aide du spectromètre micro-ondes par transformée de Fourier à impulsions chirpées en bande E récemment développé intégré avec la technique CRESU. Permettant la détection d’un produit de réastion, quiest une première pour cette réaction en dessous de la température ambiante. Les résultats de cette réaction sont présentés au chapitre 6 ainsi que les perspectives de cette étude.
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Physique
/ 16-09-2021
Hubert Charlene
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Depuis plusieurs années, les produits de maquillage qui revendiquent la performance longue tenue présentent un regain d’intérêt car ils permettent aux utilisateur(rices) de ne pas retoucher leur maquillage au cours de la journée. Aujourd’hui, les technologies de formulation qui assurent cette performance sont connues et établies. Néanmoins les contraintes actuelles de formulation se font de plus en plus nombreuses, qu’elles soient budgétaires, réglementaires ou encore médiatiques. Il en résulte une nouvelle ère avec des produits de maquillage peu coûteux, performants, contenant un nombre limité d’ingrédients et dont l’origine est préférentiellement naturelle. Les solvants volatils permettant de garantir la performance longue tenue étant principalement d’origine pétrochimique, ils constituent l’une des premières cibles à éliminer pour les industriels du secteur cosmétique.
C’est dans ce contexte que Chanel PB souhaite d’abord comprendre la fonction des solvants volatils et plus généralement la façon dont ils assurent aujourd’hui la performance longue tenue. Ainsi, dans cette thèse nous sommes parvenus à identifier les raisons pour lesquelles deux formules ayant des propriétés rhéologiques semblables n’ont pas nécessairement la même tenue sur les paupières. Et ce grâce à la mise en place d’une démarche innovante d’anticipation de la performance de tenue exclusivement instrumentale. Elle se base sur la capacité des films de maquillage étalés sur des modèles de peau à fissurer. Nous avons également compris le rôle multiéchelle et multifonction des solvants volatils et plus largement le rôle de chaque matière permettant d’atteindre le juste équilibre entre ductilité et fragilité nécessaire à la longue tenue.
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Physique
/ 02-07-2021
Dudás Eszter
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Le système expérimental de pointe SMAUG a été développé pour produire des données de référence spectroscopiques infrarouges inédites pour la détection de nouvelles molécules et la reconstruction de la structure verticale de l'atmosphère d’exoplanètes de type Jupiter chaud. Une minituyère de Laval en graphite, connectée à une source de haute enthalpie et couplée à un spectromètre par temps de déclin d’une cavité optique (CRDS), a été développée afin de produire des spectres infrarouges à haute résolution et haute température du méthane dans la région à 1,67 μm. Le dispositif expérimental fonctionne dans deux configurations complémentaires pour accéder aux signatures infrarouges complexes du méthane dans ses états vibrationnels fortement excités. Une détente hypersonique produit un état de très fort déséquilibre thermodynamique moléculaire, associé à des températures vibrationnelles élevées et une température rotationnelle très basse. Du spectre hors équilibre sont extraites les positions précises des niveaux d'énergie vibrationnels excités qui permettent d’affiner la surface d'énergie potentielle du méthane et d’améliorer la précision des modèles théoriques variationnels ab initio qui fournissent les listes de raies spectroscopiques à haute température à la communauté des planétologues. Une nouvelle technique CRDS post-choc conduit à des conditions proches de l’équilibre thermodynamique local. Les températures vibrationnelle et rotationnelle élevées atteintes donnent accès à la structure rotationnelle complète des différentes bandes obervées, de même qu’aux bandes chaudes vibrationnelles issues des états les plus excités de chaque polyade du méthane. En parallèle, une source plasma radiofréquence de type Pocket Rocket a été adaptée et utilisée comme moyen de chauffage alternatif.. Ce travail de thèse a été réalisé dans le cadre du projet ANR e-PYTHEAS qui vise à mieux connaître la formation des exoplanètes et leur évolution.
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Physique
/ 17-05-2021
Primiani Peppino
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Les Oscillateurs Opto-Electroniques (OEO) permettent la génération par voie optique de signaux ultra-pures dans le domaine des micro-ondes, et commencent à être déployés dans différents systèmes, y compris les systèmes de guerre électronique (RADAR, échantillonnage optique). Toutefois la taille des OEOs empêche leur intégration dans des systèmes exigeants en termes de SWaP (size, weight and power consumption). A ce propos, les technologies d’intégration des Circuits Intégrés Photoniques (PICs) offrent la possibilité de fabriquer des composants avec différentes fonctions optiques sur la même puce, avec des avantages sensibles pour la compacité.
L’objectif de la thèse est l’étude des performances d’un OEO intégré, dont nous en proposons une architecture avec un PIC hybride InP/SiN. Le Phosphure d'Indium (InP) est le substrat choisi pour la fabrication des composants actifs, notamment diodes laser (DFB), amplificateurs optiques (SOA), modulateurs à électro-absorption (EAM) et des photodiodes (PD). Ces composants sont fabriqués dans une plateforme de fabrication consolidée du III- V Lab. Le PIC passif est fabriqué sur une plateforme Silicon- on-insulator (SOI) avec des guides en Nitrure de Silicium (SiN) pour atteindre des faibles pertes de propagation, développée dans le cadre de cette thèse avec le CEA-Leti de Grenoble. Ces PICs incluent des lignes à retard, pour remplacer la fibre optique, mais aussi des résonateurs en anneau pour la fonction de filtrage électrique. Une étude expérimentale a permis de valider les différentes briques de l’architecture proposée.
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Physique moléculaire
/ 18-02-2021
Grira Asma
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Les composés organiques volatils oxygénés (COVO), principalement émis par des sources biogènes, jouent un rôle majeur dans la chimie de l'atmosphère, le changement climatique, l'environnement et la santé. Il a été récemment démontré que ces émissions augmentent en cas de stress biotique et/ou abiotique. Les COVO biogéniques peuvent subir une variété de réactions, tant chimiques que photolytiques, et ils sont impliqués dans la formation d'Aérosols Organiques Secondaires (AOS). Ces composés ont été détectés dans diverses régions, mais il y a très peu d’informations sur leurs processus de dégradation sous conditions troposphériques. La compréhension des mécanismes d'oxydation de ces espèces est d'un intérêt fondamental et fournit des données cruciales pour les modèles atmosphériques qui sont utilisés par les responsables politiques pour formuler et décider des stratégies d'amélioration de la qualité de l'air. Cette thèse vise à améliorer les connaissances actuelles sur le comportement de ces COVO, pour une meilleure compréhension de leur impact sur la chimie atmosphérique. Dans ce travail, nous avons présenté une étude détaillée de la dégradation atmosphérique des aldéhydes insaturés en C5-C7 et des alcools insaturés en C5-C8 par ozone, l’atome Cl et le radical OH. Les principaux objectifs étaient de mieux comprendre le mécanisme de réaction et de mettre en évidence leur potentiel à former des AOS. Pour atteindre ces objectifs, nous nous sommes concentrés sur quatres volets : (i) détermination du spectre IR et UV des aldéhydes insaturés en C5-C7, (ii) détermination de la constante de vitesse pour les systèmes COVO + Oxydant étudiés à température ambiante, (iii) identification et quantification des produits en phase gazeuse, (iv) détermination des rendements en AOS. Les études sur les produits ont été menées avec et sans ajout d'un piégeur des radicaux OH. Les expériences ont été réalisées dans huit réacteurs différents, statiques (chambres) ou dynamiques (flux), et diverses techniques analytiques ont été utilisées pour étudier les produits de réaction (FTIR, GC-FID/MS, SPME-GC/MS, HPLC, PTR-ToF-MS, SIFT-MS, PLP-LIF) et la formation de SOA (SMPS, FMPS).
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Physique
/ 17-12-2020
Halzoun Nadia
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Le Lanréotide est un octapeptide dicationique qui s’auto-assemble spontanément dans l’eau en nanostructures cristallines liquides (hydrogel) : les nanotubes. Cette propriété a permis la commercialisation d'une formulation originale, la Somatuline®Autogel® par IPSEN en 2001. Une fois injecté, le gel forme un dépôt semi-solide à partir duquel le principe actif est lentement libéré sur une période de 28 jours. La viscosité des gels augmente fortement avec la concentration en peptides, ce qui limite la dose maximale injectable et provoque des douleurs à l’injection. L'ajout de co-solvants comme le polyéthylène glycol diminue la viscosité et prolonge davantage le temps de libération. En effet, ce polymère améliore la solubilité du peptide dans l'eau par complexation avec le dimère. De plus, l'organisation biphasique des gels (phase isotrope ⇌phase colonnaire) permet la formation des faisceaux par la contraction du réseau hexagonal sous l’effet de la force de déplétion engendrée par le polymère. Dans cette thèse, nous avons étudié les effets de plusieurs co-solvants sur la formation et la structure des auto-assemblages en utilisant les techniques de caractérisation physique SAXS et LC-PolScope. Ainsi, nous avons mis en évidence deux catégories de co-solvants selon leurs effets sur l'équilibre entre les phases et la structure des nanotubes : (i) Les co-solvants qui améliorent la solubilité et donc augmentent la concentration critique d'auto-assemblage et forment des faisceaux très ordonnés : NMP, PPG et PVP ; et (ii) les co-solvants peu solubilisant et à faible effet structurant : éthanol, éthylène glycol, propylène glycol et glycérol.
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Physique
/ 17-12-2020
Ralaiarisoa Velotiana Jean-Luc
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Cette thèse porte sur la caractérisation du transport sur un lit granulaire cohésif en considérant le cas du sable et de la neige. Une approche numérique pour étudier le processus de l'érosion par impact sur un empilement cohésif a permis de quantifier l'effet de la cohésion sur le processus Splash. Pour quantifier l'effet de la cohésion le transport de particules par un écoulement d'air, nous avons choisi une approche expérimentale en soufflerie. L'étude du transport sur un lit de sable sec a permis de caractériser la transition du régime de saltation vers un régime collisionnel lorsque le nombre de Shields atteint S=0.3. Dans le cas du transport de sable humide, la vitesse seuil d'arrachement des grains du lit augmente avec la teneur en eau tandis que la vitesse seuil d'impact est du même ordre de grandeur que le seuil dynamique obtenu dans le cas sec. Ces résultats suggèrent qu'une fois que les grains sont arrachés au sol, ils ont un comportement similaire au transport sur sol sec. Sur un lit rigide de neige, la longueur caractéristique de décroissance augmente quadratiquement avec la vitesse de friction de l’air mais également avec le diamètre de la particule. Les caractéristiques de transport éolien de neige sur neige cohésive sont proches de celle sur neige rigide. On note une nette diminution, en soufflerie, de la quantité de neige transportée qui peut toutefois être significativement augmentée du fait de l’effet érosif d’un flux entrant. Sur un lit cohésif, dans le cas du sable humide et de la neige, le flux transporté tend vers la saturation mais la longueur de la soufflerie ne permet pas de l'atteindre.
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Physique
/ 14-12-2020
Courtin Jules
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L’interface graphène/silicium présente un intérêt pour des domaines diverses et variés tels que le photovoltaïque, l’électronique et l’électronique de spin pour ne citer qu’eux. Ce travail de thèse, basé sur la combinaison de mesures de photoémission, de transports et de calculs DFT permet une meilleure compréhension des propriétés électroniques de cette interface ainsi que des mécanismes associés à la formation de la barrière Schottky. Nous mettons en évidence un désancrage du niveau de Fermi à l’interface graphène/silicium ou métal/graphène/silicium. Cela implique que la hauteur de la barrière Schottky peut être contrôlée par modification du travail de sortie du graphène. Les calculs DFT révèlent que ce non-ancrage du niveau de Fermi à l’interface graphène/silicium résulte d’une faible densité d’états induit dans la bande interdite du silicium par le graphène. Nous montrons que ce phénomène est principalement associé à la structure de bande du graphène dont les électrons proches du niveau de Fermi sont en bord de zone de Brillouin conduisant à une longueur d’évanescence des fonctions d’ondes électroniques faible comparée aux métaux classiques. La levée de l’ancrage du niveau de Fermi à l’interface métal/silicium par addition à l’interface d’un feuillet de graphène nous a permis d’obtenir des structures métal/graphène/silicium intéressantes pour l’électronique de spin.
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