L'élucidation de la structure et de la fonction biologique des protéines est un enjeu majeur pour ses implications dans la recherche biomédicale et en biotechnologies. Par ailleurs, il existe une transition dynamique pour les protéines qui intervient à environ 200K: elle a été observée par diffusion incohérente de neutrons, diffraction X et spectroscopie de Mössbauer sur différentes protéines. Au-dessus de cette température de transition, la fonction biologique est activée et la protéine présente des sous-états conformationnels. L'origine microscopique de cette transition est encore débattue mais des résultats significatifs ont été trouvés ces dernières années sur le rôle primordial de l'hydratation. En utilisant la dynamique moléculaire classique, nous avons simulé la transition dynamique d'une famille de 7 protéines cytotoxiques, les thionines. En effet, ces protéines possèdent une haute homologie de séquence mais une toxicité très différente et la relation entre cette toxicité et la séquence de leurs acides aminés est loin d'être élucidée. L'objectif de cette thèse a donc été la compréhension des relations entre structure, dynamique et fonction biologique des thionines.

L'objectif de ce travail a été la mise au point de deux procédés de traitement de surface par voie plasma destinés à l'amélioration des propriétés de résistance à la corrosion d'un acier (HLE S235). Des films d'oxyde de silicium (SiOxCy) ont été déposés sur des substrats d'acier par PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) à basse pression et à pression atmosphérique. L'héxaméthyldisiloxane (HMDSO), qui est un organosilicié, a été utilisé comme précurseur. Ces films affichent de très prometteuses propriétés anticorrosion et d'adhésion. Les performances de perméabilité aux gaz et aux liquides des couches déposées par plasma (PECVD) sont très fortement liées à leur composition chimique (présence de carbone, absence de silanol) et à leur structure (épaisseur, densité, volume libre etc...). Celles-ci dépendent des conditions du procédé de polymérisation, c'est à dire des paramètres du plasma tels que la pression, la puissance, le débit d'oxygène, le débit de monomère, le temps de traitement? Les analyses concernant la morphologie du dépôt ainsi que sa composition ont été nécessaires afin de caractériser les dépôts. Nous avons pu obtenir des couches épaisses, continues, lisses, peu poreuses, contenant du carbone. L'efficacité des procédés de dépôts de films d'oxyde de silicium a été validée par l'étude des propriétés de protection contre la corrosion des films par voltampérométrie et par impédancemétrie en milieu NaCl 0,5 M aéré. Pour des conditions optimales de traitement, aussi bien à basse pression qu'à pression atmosphérique, les propriétés anticorrosion ont été nettement améliorées et persistent pour des temps d'immersion importants (Rp stabilisée après 25 h). Un pré-traitement à l'oxygène à basse pression a permis d'augmenter l'adhérence des couches au substrat et donc la protection contre la corrosion pour les dépôts réalisés à basse pression et à pression atmosphérique. Les résistances de polarisation ainsi obtenues ont atteint une valeur de 191 kOhm.cm² et 550 kOhm.cm², respectivement (acier non traité : 1,2 kOhm.cm²).

Ce travail a consisté en la croissance (par épitaxie à jets moléculaires) et la caractérisation de nanostructures à base de semiconducteurs nitrures (GaN, AlN et alliages) afin de développer de composants optoélectroniques avancés basés sur les transitions intrabandes pour la prochaine génération de systèmes de télécommunications à très haut débit. Une première série de résultats concerne la croissance de couches minces de nitrures, notamment celle des alliages d'AlGaN. D'après notre étude, la croissance de couches dont la fraction molaire d'Al reste en deçà de 35 % nécessite la présence d'un excès de Ga. Au delà, il est nécessaire d'utiliser l'In en tant que surfactant ou bien de réaliser des superalliages GaN/AlN. Des études du dopage Si de ce type de structures ont été menées. Nous avons ensuite étudié des structures à multicouches de puits quantiques GaN/AlN dopées Si. Celles-ci présentent les pics d'absorption ISB polarisée p à des longueurs d'onde de la gamme des télécommunications à température ambiante. L'effet de divers paramètres de croissance et de design a été étudié. L'analyse des caractérisations de ces échantillons a permis d'évaluer le champ électrique interne ainsi que l'offset de bande de conduction entre le GaN et l'AlN de nos structures. Concernant la synthèse des structures multicouches de boîtes quantiques GaN/AlN dopées Si, nous avons adapté la technique de croissance de ces structures pour minimiser la taille de boîtes, et ce, de manière à ce que leur absorption intrabande puisse atteindre les longueurs d'onde des télécommunications optiques. L'énergie du pic d'absorption des boîtes peut être ajustée en modifiant la quantité de GaN dans les boîtes, la température de croissance, et le temps d'interruption de croissance. Enfin, les résultats obtenus sur la réalisation de composants sont développés. Nous nous sommes focalisés sur les dispositifs basés sur l'absorption (photodétecteurs à puits et à boites quantiques, modulateurs électro-optiques) et l'émission de lumière infrarouge dans la gamme de longueurs d'onde des télécommunications. Des résultats prometteurs ont été obtenus sur l'ensemble de ces composants, ils forment une première étape vers la fabrication de composants pour les télécommunications à base de semiconducteurs nitrures.

Ce travail de thèse porte sur l'étude du transport dépendant du spin dans le silicium en utilisant une barrière tunnel et un métal ferromagnétique comme élément polarisant. Différentes études ont été menées pour concevoir, réaliser et caractériser le transport des électrons polarisés. La première partie de cette étude porte sur la conception et la réalisation d'électrodes ferromagnétiques submicroniques utilisées pour l'injection de spin. La seconde partie du manuscrit décrit les méthodes de caractérisations électriques utilisées pour mesurer les propriétés des structures Métal/Isolant/Silicium. La troisième étude expose les différentes mesures de magnéto-transport réalisé pour tenter de mettre en évidence un effet dépendant du spin dans différents dispositifs. Il a été ainsi montré que l'absence de signal mesurable peut être expliquée par des défauts de conception des dispositifs testés et par les défauts induits par la présence des métaux ferromagnétiques. Finalement, des améliorations des dispositifs de test et des conditions expérimentales ont été proposées pour palier à ces défauts.

Organic single crystals are of particular fundamental interest as tools in probing the intrinsic electrical properties and the upper limit of performance for a given organic semiconducting molecule devoid of disorder. Rubrene single crystals are of particular interest in the field of organic electronics due to the high levels of charge carrier mobilities measured in transistors constructed of the same. In this thesis, we explore the properties of rubrene single crystal transistors. The photocurrent properties of rubrene single crystals are measured in ‘air-gap' transistors whose unique structure allows the measurement of photocarrier dynamics without the influence of a dielectric that can act as a source for traps. This structure has allowed us to identify phenomenon like persistent photoconductivity associated with the creation of oxygen related traps on the rubrene surface. Transient studies of the photocurrent reveal the presence of bimolecular recombination of the charge carriers. In addition, we have also performed optical spectroscopy studies including Raman spectra measurements which revealed the presence of endoperoxide related signature on the surface of the crystal while also confirming the low levels of intermolecular coupling present between the molecules. We have also explored the extrinsic factors that determine the surface conductivity of the rubrene crystal, particularly the presence of oxide related compounds on the surface of the crystal using XPS and photoluminescence measurements. The impact of photo-oxidation of the rubrene crystal on the surface conductivities were evaluated by a novel experiment involving the gradual photo-oxidation of the rubrene surface using a focussed laser. The creation of a deep acceptor state that can trap electrons indicates that the electrical properties of the rubrene surface like high unipolar p-type II conductivity and photoconductivity may be modulated by the presence of these oxygen induced states.

Le travail développé dans cette thèse porte sur l'étude du rôle joué par les interactions faibles dans l'auto-assemblage à l'échelle nanométrique de molécules organiques sur des surfaces conductrices atomiquement planes. Le terme 'interactions faibles' désigne par exemple les interactions de Van der Waals ou bien encore les liaisons hydrogène. Les nanostructures formées sont étudiées dans les conditions ambiantes par microscopie tunnel à balayage (Scanning Tunneling Microscopy, STM) à l’interface liquide-solide sur des surfaces d’or Au(111) ou de graphite HOPG. Des calculs théoriques sont également menés afin de quantifier les interactions mises en jeu, notamment les liaisons hydrogènes. Dans un premier temps, l'adsorption de deux séries de molécules, des cétones propargyliques et des acides propioliques, est observée sur Au(111). Les auto-assemblages obtenus sont expliqués par la nature des groupements chimiques présents et de leur interaction avec la surface d'or. La seconde partie étudie l'importance des liaisons hydrogènes inter-moléculaires dites "faibles" au travers de systèmes aromatiques modèles de type nitro-benzène ou pyridine. Les calculs ab-initio permettent de déterminer les géométries d’interaction et les énergies correspondantes et donc de rationnaliser les auto-assemblages observés. Dans un dernier temps, les résultats développés sont utilisés afin d'immobiliser des molécules organiques fonctionnelles sur l'or ou le graphite. Des monocouches de pro-drogues du paracétamol et de la benzocaïne sont ainsi réalisées. La formation de nanostructures à partir de dérivés de type nitro-amine est également étudiée, en vue d'applications pour l'électronique moléculaire.

La première partie de ce travail de recherche concerne le développement de nouvelles techniques de fabrication qui permettront la conception, à bas coups, sur de grandes surfaces, de ces circuits électroniques souples. Nous verrons à travers de nombreux exemples de prototypes que ces nouvelles techniques représentent une alternative intéressante aux techniques de lithographie "classiques" développées par l'industrie de la micro-électronique. La deuxième partie de cette thèse sera portée sur une étude plus "fondamentale" d'un semi-conducteur organique ayant des propriétés électroniques très prometteuses : le rubrene. Par le biais de nouvelles méthodes de fabrication, que nous avons spécifiquement développées pour tester ce matériau à l'état cristallin, nous verrons comment nous avons réussi à enrichir les connaissances scientifiques relatives aux phénomènes de transport de porteurs dans les matériaux organiques.

Cette thèse s'inscrit dans l'étude de la rhéologie des mousses liquides, en étudiant expérimentalement le cisaillement de mousses bidimensionnelles. Après un rappel de l'état de l'art du domaine, on présente l'ensemble des techniques expérimentales permettant de réaliser un cisaillement simple. Ensuite on introduit la notion de désordres (géométrique, topologique) de la mousse dont on étudie l'évolution sous l'effet du cisaillement. Ceci est suivi par une étude de la déformation élastique des mousses. Enfin on étudie le régime élasto-plastique en détectant les recombinaisons topologiques entre bulles. On présente la notion d'abruptance d'une mousse et étudie celle-ci en fonction des différents paramètres qui caractérisent une mousse.

Ce travail de thèse est consacré à l'étude de l'auto-arrangement de molécules organiques conjuguées par microscopie à effet tunnel. Les propriétés semi-conductrices et d'auto-assemblage des molécules présentées dans ce manuscrit en font des matériaux prometteurs pour l'électronique organique. L'étude a tout d'abord porté sur des molécules planaires dérivées des HBC (hexa-péri-hexabenzocoronène) physisorbées sur des surfaces atomiquement planes de graphite et d'or(111). Il a été possible de créer deux types de structures hautement ordonnées, d'une part des monocouches constituées de molécules adsorbées à plat sur la surface, d'autre part des monocouches où les molécules de HBC forment des colonnes allongées sur la surface. La stabilité de ces monocouches colonnaires a ensuite été augmentée par l'introduction de fonctions greffantes dans la structure des molécules, ceci menant à la chimisorption sur des surfaces d'or des molécules constitutives des colonnes. Par ailleurs, l'influence d'une couche tampon de n-alcanes longs sur l'auto-arrangement de molécules de HBC a été étudiée. Dans ce cadre, nous avons mesuré en temps réel et in-situ les transitions de phases ayant lieu sur la surface à l'échelle moléculaire ainsi que les premiers instants du dépôt. Finalement, la dernière partie de cette thèse a porté sur l'utilisation de monocouches tampons lacunaires constituées d'oligothiophènes bidimensionnels dans le but de complexer des molécules de fullerènes C60.

Pour les technologies sub-90nm, la complexité des structures est devenue telle que le contrôle des procédés de fabrication est aujourd'hui un secteur primordial dans le fonctionnement d'une usine de semi-conducteur. Dans ce contexte, deux grands défis sont proposés aux ingénieurs : Le premier est de rechercher la nature de la variabilité des performances électriques des circuits afin de les réduire. Une fois la variabilité réduite, le second objectif consiste à optimiser son contrôle afin de garantir les performances des circuits.<br />Cette thèse vise à mettre en oeuvre une méthodologie globale d'analyse, s'appuyant sur le développement de méthodes statistiques avancés (outils multivariés, neuronaux) afin de corréler les mesures électriques et physiques des composants ainsi que les paramètres des équipements. Les résultats des modélisations débouchent sur l'optimisation de toutes les composantes liées au contrôle des procédés (Control Statistique des Procédés, Fault Detection and Classification, Run to Run).