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C'est autour de la photoréfractivité et de l'auto-focalisation laser que mes travaux de recherche<br />ont principalement été effectués. Cet ouvrage tente une description qui se veut la plus complète<br />possible sans toutefois sacrifier à la minutie des détails, laquelle se trouvant dans d'autres écrits<br />plus spécialisés tels que thèses ou publications scientifiques.<br />Nous la démarrons par une introduction aux raisons qui nous ont conduit à mener ces travaux.<br />Les premiers développements de l'auto-focalisation laser photoréfractive sont donnés dans<br />la première partie — laquelle contient également des références à des travaux antérieurs et à<br />des activités d'enseignement. La deuxième est consacrée aux approfondissements qui ont suivi et<br />qui, pour la plupart, sont encore en cours. La troisième partie est, elle, dévolue à des sujets en<br />marge, qui ont en commun avec les premiers d'une part la photoréfractivité et d'autre part l'autofocalisation.<br />Par ailleurs, c'est en annexe que l'on trouvera des détails mathématiques originaux<br />ainsi que des listes de publications dont certaines sont données dans leur totalité. La bibliographie<br />s'y trouve également à sa place, la dernière.<br />Nous nous attachons à démontrer expérimentalement la réalité de l'auto-focalisation d'un faisceau<br />laser dans un matériau photoréfractif, à des temps aussi de l'ordre de la seconde que de<br />la nanoseconde. Nous avons également développé deux modèles distincts qui nous permettent<br />d'interpréter nos résultats. L'exploitation de ces modèles passe par la réalisation d'algorithmes parall`<br />eles, au développement desquels quelques pages sont consacrées. Ces études ont permis, de par<br />les outils qu'elles utilisent, le développement d'autres thématiques —Double Conjugaison de Phase<br />Photoréfractive et Auto-focalisation dans les solutions photopolymérisables—, au sujet desquelles<br />la dernière partie de ce document apporte quelques éclaircissements.

Cette thèse porte sur des expériences de transport électrique à travers des contacts de taille atomique entre deux électrodes métalliques, en particulier dans l'état supraconducteur. Du fait de leurs très petites dimensions, le transport à travers ces contacts est quantiquement cohérent, et dans le cadre général de la physique mésoscopique il se décrit en termes de transmission et réflexion d' ondes électroniques issues des électrodes. Toutes les propriétés de transport d'un conducteur quantiquement cohérent sont alors déterminées par l'ensemble des transmissions des modes propres ou canaux de conduction. Parce que cet ensemble est accessible expérimentalement pour les contacts atomiques, ceux-ci sont des systèmes modèles avec lesquels on peut comparer quantitativement, sans paramètres ajustables, les résultats expérimentaux avec les prédictions théoriques pour des nombreuses propriétés de transport. Nous avons réalisé cette compara/ison pour trois d'entre elles. Tout d'abord, en intégrant des contacts atomiques dans des microcircuits dissipatifs adéquats, nous avons mesuré de façon contrôlée le supercourant Josephson à travers un atome. Notre mesure du supercourant maximum qu'un contact peut transporter est en accord quantitatif avec les prédictions de la vision moderne de l'effet Josephson en termes d'états liés d'Andreev localisés au contact. Ensuite, nous avons mesuré le bruit de grenaille du courant à tension finie dans l'état supraconducteur. Dans ce régime le courant est dû aux processus de réflexions multiples d'Andreev qui transfèrent de façon cohérente des paquets de plusieurs électrons. Nos mesures de bruit grenaille mettent en évidence de façon directe ces paquets géants de charge. Enfin, nous avons mesuré le blocage de Coulomb dans des contacts à l'état normal, placés en série avec une résistance. Dans cette situation, la conductance différentielle du contact est réduite à basse tension et basse température. Ce phénomène de blocage n'avait été exploré jusqu'ici que dans des jonctions tunnel, dans lesquelles tous les coefficients de transmission sont très faibles. En utilisant les contacts atomiques à l'état normal nous avons pu aborder la limite des fortes transmissions. Nous avons montré qualitativement que ce blocage disparaît, tout comme le bruit de grenaille, dans la limite balistique . Cette expérience est la première à illustrer le lien entre le bruit de grenaille et le blocage de Coulomb prédit récemment.

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Le courant à travers un conducteur non supraconducteur connecté à des supraconducteurs dépend de la pénétration des corrélations supraconductrices à l'intérieur de ce conducteur. Ce courant est donc une sonde des propriétés électroniques du conducteur mesuré. Je présenterai des expériences récentes de supraconductivité induite plus ou moins exotique : Dans le cas où le conducteur non supraconducteur est un métal (de l'or en l'occurrence), nous avons réalisé des interféromètres (SQUIDS de proximité) dont la géométrie permet de révéler un comportement en champ magnétique nouveau, et qui donnent également accès à la dynamique des électrons dans le métal normal. Dans les cas plus exotiques où les conducteurs sont des molécules (nanotube de carbone, ADN, metallofullérène, graphène), je montrerai comment la supraconductivité induite est affectée par les propriétés intrinsèques des molécules sondées : magnétisme, structure de bande, supraconductivité, cohérence quantique.

Lorsque le cisaillement entre en compétition avec la dynamique du fluide, on entre alors dans le domaine des déformations non-linéaires. La biréfringence induite par cisaillement dans la phase isotrope des polymères cristaux liquides en peigne (PCLP), est un phénomène non-linéaire associé à de longs temps de relaxation, et bien que spectaculaire, il ne peut être expliqué ni par un couplage du cisaillement avec le temps de<br />vie des fluctuations d'orientation prétransitionnelles, ni avec le temps terminal viscoélastique. Les descriptions conventionnelles ne sont donc pas assez puissantes pour décrire la biréfringence induite par cisaillement.<br />En contrôlant les propriétés interfaciales, nous montrons que la réponse rhéologique des PCLP, en particulier dans l'état isotrope, est fondamentalement différente du comportement d'écoulement habituellement décrit à basses fréquences : le fondu présente un caractère élastique prédominant (gel ou solide). Cette élasticité, observée loin de toutes transitions, n'est ni due aux propriétés mésomorphes, ni à la dynamique prétransitionnelle.<br />L'analyse des propriétés dynamiques de polymères ordinaires, amorphes, enchevêtrés et non enchevêtrés confirme que cette élasticité est une propriété générique. Nous montrons que l'augmentation de l'épaisseur et de la déformation induit une chute de l'élasticité. L'effet de l'épaisseur a été interprété par la participation de paramètres dissipatifs qui apportent de la mobilité au système. A faible épaisseur et à faible amplitude de déformation, la mesure est affranchie de ces paramètres non conservatifs et l'élasticité intrinsèque est alors mesurée. Nous montrons que l'élasticité intrinsèque augmente, puis sature à une valeur qui coïncide avec la hauteur du plateau caoutchoutique, au delà d'une masse moléculaire critique qui coïncide avec la définition du régime enchevêtré. Les forces intermoléculaires de cette élasticité sont du même ordre de grandeur que l'élasticité provenant des enchevêtrements. Nous montrons que la force de la réponse élastique dépend fortement de la nature de ces interactions intermoléculaires.