Certains matériaux ont des modes électromagnétiques confinés à leur surface, qui se<br />propagent le long de celle-ci. Ces modes, qui sont appelés ondes de surface, peuvent être couplés à des ondes propagatives à l'aide d'un réseau.<br />Nous avons utilisé un code de calcul électromagnétique exact, basé sur l'analyse rigoureuse des ondes couplées (RCWA), pour optimiser des structures périodiques dont les dimensions sont de l'ordre ou inférieures au micron. Nous avons ainsi conçu des micro ou nanostructures pour deux types d'applications : l'émission thermique cohérente, et la transmission résonante.<br />En émission, nous avons optimisé des sources thermiques émettant un rayonnement<br />quasi-monochromatique dans une direction privilégiée de l'espace ou bien dans toutes les directions. Nous avons de plus conçu, dimensionné et mis en place un montage de mesure de l'émissivité de telles sources. Nous avons pu retrouver de manière quantitative les résultats que nous avons obtenus numériquement, puis déterminer expérimentalement la longueur de cohérence spatiale de la source.<br />Le second axe de cette thèse a été consacré à la transmission résonante. Nous avons<br />mis en évidence les mécanismes de transmission de structures métalliques en montrant l'existence de modes propres de ces structures qui sont des modes couplant modes de surface et modes de cavité. En remontant aux caractéristiques de ces modes, nous pouvons en particulier retrouver toutes les caractéristiques des pics de transmission, hauteur, largeur et position. Nous avons par ailleurs montré que des effets analogues apparaissent pour des réseaux de cristaux polaires. Finalement, des études de transmission résonante par des cristaux 2D ont montré que des modes d'ordre élevé peuvent être fortement transmis. Ces modes sont faiblement couplés à des ondes planes mais peuvent se coupler fortement à des particules ou molécules.

L'étape clé pour intégrer des nanotubes de carbone à une échelle industrielle demeure un meilleur contrôle de leur croissance et notamment le contrôle sélectif de leurs chiralités en lien avec leurs propriétés électroniques. Ce travail a pour but de s'intéresser à la synthèse in-situ et à la caractérisation de nanotubes de carbone individuels par émission de champ pour mieux comprendre les mécanismes de nucléation et de croissance qui conditionnent sa chiralité. Nous avons développé un microscope à émission de champ couplé à un réacteur CVD (Chemical Vapor Deposition) pour observer directement la croissance catalytique de nanotubes de carbone individuels sur des pointes émettrices. Nous avons ainsi découvert que les nanotubes tournent souvent axialement pendant leur croissance, soutenant ainsi un modèle de " dislocation de vis ". L'analyse détaillée des résultats obtenus montre que nous observons directement la croissance atome par atome d'un nanotube monofeuillet individuel avec ajout d'un dimère de carbone à la fois à sa base. Parallèlement, des échantillons ont été caractérisés en détail sous émission de champ. Nous avons établi un protocole de collage de nanotubes individuels à l'apex d'une pointe métallique sous microscopies optique et électronique à balayage à l'aide d'un nanomanipulateur. Leur dépendance en température à très bas courant a été mise en évidence avec un compteur d'électrons afin d'identifier les différents domaines d'émission électronique. L'analyse des distributions énergétiques a fait apparaître un phénomène de chauffage induit qui peut mener à des températures de l'ordre de 2000 K à l'extrémité du nanotube lorsqu'il est soumis à un fort champ.

Ce travail s'inscrit dans le cadre de la caractérisation physique de nanofils (NF) semiconducteurs (SC) qui est un domaine en plein essor ces dernières années. Plus précisément, nous explorons l'émission de champ (EC) de NFs individuels de Carbure de Silicium (SiC) pour leur potentialité comme source d'électrons, mais surtout pour étudier leurs propriétés de transport électrique, optiques et mécaniques.Le rôle important joué par la surface dans ces NFs a été prouvé par des traitements in situ qui ont eu des conséquences radicales sur l'EC dévoilant ainsi des propriétés d'émission propres aux SCs. En particulier, un régime de saturation, en accord avec la théorie d'EC des SCs, associé à une forte dépendance de l'émission à la température et à l'illumination laser a été révélé pour la première fois pour un NF. Ces mesures ouvrent des perspectives importantes tant pour la recherche fondamentale que pour les applications telles que la réalisation de photocathodes et de sources d'électrons pilotées optiquement ou par la température. Les caractéristiques courant-tension-température associées à l'analyse en énergie des électrons émis nous ont permis de déterminer le mécanisme de transport dans ces NFs, qui est limité par le nombre de porteurs dans le volume et contrôlé par les pièges présents dans la bande interdite par l'effet Poole-Frenkel. Finalement, la caractérisation mécanique a révélé des valeurs du facteur de qualité élevé (160000) et du module de Young allant jusqu'à 700GPa. Ces valeurs sont très prometteuses pour l'utilisation de ces NFs dans les systèmes nano-électro-mécaniques et dans les composites.

Les planètes extrasolaires en orbite proche (Jupiter chauds ou Pégasides) sont soumises à de fortes interactions avec leur étoile: rayonnement, effets gravitationnels, flot de particules, champ magnétique. La planète, baignée dans le champ magnétique de son étoile tout au long de son orbite, peut déclencher des réactions en retour sur son étoile, qui se manifesteraient par exemple par une activité photosphérique induite ou une influence sur le champ magnétique stellaire par interactions de marée. Au cours de cette thèse, le suivi en spectropolarimétrie d'un échantillon d'étoiles hôtes de Jupiter chaud m'a permis d'étudier la structure et l'évolution de leur champ magnétique par imagerie Zeeman-Doppler. Les étoiles étudiées montrent des caractéristiques magnétiques similaires celles des étoiles froides sans Jupiter chaud. Mais pour la première fois, un cycle magnétique a été observé pour une autre étoile que le Soleil. Comparé au cycle magnétique solaire, ce cycle est accéléré, suggérant que la planète pourrait influencer l'étoile. J'ai également exploré un deuxième moyen d'étude de l'influence planétaire sur l'étoile: l'activité stellaire. En plus de ce travail observationnel, j'ai étudié le champ magnétique dans la couronne stellaire, par extrapolation des magnétogrammes de surface. J'ai pu calculer ainsi le budget énergétique au niveau de la planète, un ingrédient essentiel dans la prédiction de l'émission radio exoplanétaire effectué pendant cette thèse.

Cette recherche se propose de définir et d'évaluer la performance d'une organisation différente de la logistique : la mutualisation. Il s'agit d'une construction entre partenaires indépendants des schémas logistiques qui optimisent leurs chaînes d'approvisionnement ou supply chains. Il en résulte une mise en commun de leurs ressources (entrepôts, plateformes, moyens de transport, etc.) et de leurs systèmes à travers la définition des réseaux logistiques mutualisés. L'évaluation de la performance de cette organisation est réalisée en premier lieu sur le plan environnemental à travers les gains en émissions de CO2 du transport afférant puis économique par les conséquences en coût de ces opérations et la différence avec une optimisation économique. En s'appuyant sur des collaborations avec des organisations logistiques françaises (Club Déméter et FEEF), nous avons effectué deux études, respectivement sur les plus grands fournisseurs et des PME dans le secteur alimentaire de la grande distribution en France. Ainsi, les modèles d'optimisation sur un critère d'émission ou de coût, ont été formalisés et exécutés afin de concevoir les réseaux mutualisés. Les résultats obtenus dans les deux cas démontrent que la mutualisation des schémas logistiques réduit de manière très significative les émissions relatives au transport de marchandises, entre -20% et -50% d'émission de CO2 en moins suivant les cas. La performance économique est moins remarquable mais également souvent plus favorable que la situation actuelle. Cette performance dépend notamment de l'évolution relative des coûts entre transport ferroviaire et routier, ce qui permet d'explorer les différences de coûts, en présence de taxation par exemple, permettant les meilleures allocations de moyens d'un point de vue environnemental et d'un point de vue économique.

La coexistence de parcelles de maïs implique des transferts de pollen inter-parcellaire, sous l'action du vent, qui peuvent altérer la pureté des productions en grains ou être le vecteur de dissémination de transgènes. Pour limiter ces transferts, différents isolements spatiaux sont préconisés (distances, barrières polliniques). Cependant, aucun outil n'est à disposition des professionnels pour estimer l'efficacité de ces isolements. Ma thèse, réalisée à l'INRA (UMR EGC, Grignon, 78) et financée par une bourse CIFRE en partenariat avec Arvalis - Institut du végétal, entreprend de compléter et d'intégrer les connaissances au sein d'un modèle opérationnel de pollinisation inter-parcellaire efficace. Son originalité est de prendre en compte l'effet des conditions météorologiques sur un pas de temps horaire tout au long de la saison d'émission du pollen. Le modèle résulte du couplage de trois sous-modèles, formant les axes de mon projet, qui prédisent: l'émission en termes de quantité et de qualité ainsi que la dispersion atmosphérique. Chacun des sous-modèles est simple et opérationnel et s'appuie sur des expérimentations menées en grande partie durant la thèse. (1) Une étude statistique sur un vaste jeu de données collecté sur cinq ans a permis de développer un modèle de dynamique d'émission ayant une composante saisonnière et une composante journalière. Les paramètres des dynamiques ont été reliés aux conditions météorologiques en utilisant un modèle de développement et des arbres de régression. (2) La qualité du pollen correspond à sa viabilité et sa vitesse de sédimentation. Des relations empiriques ont été mises en évidence entre ces caractéristiques et la teneur en eau du pollen à partir de mesures expérimentales collectées sur 2 ans. Un modèle de qualité du pollen a été développé sur la base de ces relations et d'un modèle existant de déshydratation en fonction de l'humidité de l'air. (3) La modélisation de la dispersion aérienne repose sur une solution analytique des équations d'advection-diffusion de la littérature. Elle a été validée sur des données expérimentales d'une année et sur les simulations d'un modèle mécaniste de type lagrangien. Le modèle a été utilisé pour comparer l'efficacité de différents isolements pour des scénarios météorologiques contrastés en estimant des pourcentages moyens de pollen exogène viable arrivant sur une parcelle réceptrice. Il a permis de constater que l'augmentation de la pollinisation inter-parcellaire lorsque les distances d'isolement sont réduites peut être compensée par une barrière pollinique. Il a aussi révélé les rôles déterminant de la vitesse du vent et des productions totales de pollen des parcelles qui coexistent.

La complexité croissante des systèmes employés dans l'industrie automobile, en termes de fonctions réalisées et de méthodes de mise en œuvre, mais aussi en terme de norme d'homologation, amène à envisager des outils toujours plus innovants lors de la conception d'un véhicule. On observe d'ailleurs depuis quelques années une forte augmentation du nombre de brevets déposés, en particulier dans le domaine des systèmes électroniques, dont l'importance ne cesse de croître au sein d'un véhicule automobile moderne. Cette complexité croissante des fonctions réalisées requiert une précision de description accrue pour les dispositifs impliqués, notamment pour les systèmes complexes où une approche analytique est difficilement envisageable. Aux impératifs de précision de la description, qui imposent souvent de prendre en considération les non-linéarités des processus, s'ajoute donc la complexité d'analyse des phénomènes physiques à l'origine des observations que l'on souhaite modéliser. Les développements qu'ont connus ces dernières années les techniques de modélisation non linéaires par apprentissage (notamment les réseaux de neurones formels et les machines à vecteurs supports), alliés à la croissance de la capacité des ordinateurs et des calculateurs embarqués dans les véhicules automobiles, justifient donc l'intérêt porté par Renault à ces outils. C'est dans cette optique qu'a été envisagée une étude portant sur les méthodes de modélisation non linéaire par apprentissage, dont l'objectif était d'en tester les secteurs d'applications possibles dans le contexte automobile, et d'en évaluer les difficultés de mise en œuvre ainsi que les gains attendus. Cette étude a fait l'objet d'une collaboration, sous forme d'un contrat de thèse CIFRE, avec le Laboratoire d'Electronique de l'Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI), dirigé par le Professeur Gérard Dreyfus. De manière générale, les techniques de modélisation par apprentissage permettent d'aborder la modélisation de phénomènes physiques dont la description est ardue, élargissant ainsi le champ des possibles en matière de modélisation, mais également de s'affranchir d'une description physique détaillée pour des processus connus, réduisant ainsi le temps de développement d'un modèle particulier. En contrepartie, l'élaboration de tels modèles par apprentissage requiert la réalisation de mesures sur ledit processus, ce qui implique des coûts qui sont parfois loin d'être négligeables. Notre objectif a donc été d'identifier certains problèmes correspondant à la première approche, c'est-à-dire pour lesquels la réalisation de modèles de connaissance est soit inenvisageable soit particulièrement ardue. Le premier chapitre de ce mémoire s'attache à rappeler les concepts de base relatifs à la modélisation de processus par apprentissage. Nous y introduirons les notions essentielles que nous serons amenés à employer par la suite. Dans le deuxième chapitre, nous décrivons les principaux outils d'optimisation nécessaires à l'élaboration de modèles par apprentissage. Le troisième chapitre regroupe l'ensemble des travaux menés, au cours de cette thèse, sur le thème des réseaux de neurones. Après avoir rappelé la méthodologie d'élaboration de modèles neuronaux, en particulier dans le cas récurrent, nous présentons les résultats obtenus sur deux applications industrielles: l'estimation de la température en un point particulier de la ligne d'échappement, et l'estimation des émissions de différents polluants en sortie d'échappement. Ces deux applications participent à la maîtrise des émissions polluantes, soit durant l'utilisation habituelle d'un véhicule, car la connaissance de cette température est indispensable à la mise en œuvre des stratégies de dépollution actives, soit au stade de la mise au point du moteur, qui sera facilitée par l'utilisation d'un modèle de prédiction des débits de polluants en fonction des réglages du moteur. Nous décrivons également un système de commande optimale en boucle ouverte, associé à un modèle neuronal, et destiné à réduire les variations rapides de la sortie d'un processus: ce système est susceptible d'être utilisé pour contrôler les à-coups de couple d'un véhicule, consécutifs à une variation rapide de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur. Une méthode de calcul exact de la matrice Hessienne, dans le cas de modèles décrits par des équations récurrentes, est alors introduite pour permettre l'utilisation de ce système de commande dans le cas de processus dynamiques. Dans le quatrième chapitre, nous nous intéressons aux méthodes de modélisation par noyaux, dont font partie les machines à vecteurs supports, et tentons de les adapter à la modélisation de processus dynamiques, d'abord par un traitement analytique (pour l'une particulière de ces méthodes), avant de proposer un approche itérative du problème d'apprentissage, inspirée de l'algorithme d'apprentissage semi dirigé utilisé pour les réseaux de neurones récurrents.

L'objectif de ma thèse est de conduire et d'utiliser les observations de haute précision de gaz à effet de serre pour estimer les émissions de ces gaz à différentes échelles en France, du locale au régionale. Le réseau français de mesure de gaz à effet de serre, géré par l'équipe RAMCES, est constitué de trois observatoires équipés de systèmes de mesure par chromatographie en phase gazeuse. Ces chromatographes en phase gazeuse sont situés à Gif-sur-Yvette, Trainou (forêt d'Orléans) et au sommet du Puy-de-Dôme. Ils ont été optimisés pour la mesure continue et de haute précision des principaux gaz à effet de serre : CO2, CH4, N2O et SF6. Ayant installé le GC au Puy-de-Dôme au cours de l'année 2010, je présenterai et analyserai en détail la série temporelle obtenue depuis son installation. Les mesures de gaz à effet de serre et des traceurs associés m'ont permis d'utiliser une approche multigaz pour contraindre leurs émissions à différentes échelles. A une échelle départementale et régionale, j'ai utilisé le 222Rn comme traceur de masses d'air pour quantifier les flux surfaciques mensuels de N2O à Gif-sur-Yvette et Trainou. Les émissions annuelles de N2O estimées à Gif-sur-Yvette et Trainou sont respectivement de 0.34/0.51 et 0.52 g(N2O) m-2 a-1. Le cycle saisonnier des émissions de N2O a permis de mettre en évidence l'impact de l'agriculture sur les émissions lors de l'apport d'engrais azoté dans les sols. J'ai mis en évidence une corrélation entre les flux de N2O annuels et les précipitations annuelles à Gif-sur-Yvette. A une échelle locale, j'ai utilisé le CO2 et ses isotopes mesurés lors d'une campagne réalisée pendant l'hiver 2010 à Paris, pour estimer les flux de CO2 parisien. Les mesures de 14CO2 atmosphérique m'ont permis de montrer que les flux de CO2 parisien en hiver sont essentiellement anthropiques (77 %) avec une contribution significative des émissions biogéniques (23 %). L'analyse du 13CO2 à quant à lui mis en évidence que les 77 % d'émission de CO2 d'origine fossile sont dues à 70 % à l'utilisation de gaz naturel et 30 % à l'utilisation de pétrole.

Pour cette recherche, nous avons sélectionné plusieurs techniques qui permettent de suivre l'influence des ions Cr³⁺ en solution solide dans l'alumine alpha. La fluorescence optique s'avère être une technique de choix. Elle met en évidence des interactions entre plusieurs activateurs Cr³⁺ rapprochés. Leurs augmentations provoquées par des réarrangements différents permet d'interpréter la fissuration de certains rubis fortement dopes. L'influence du broyage sur l'intensité des signaux de triboémission est interprétée par la présence de deux phénomènes antagonistes. Cette approche permet de considérer la triboémission comme une émission exoeléctronique thermostimulée (E.E.T.S.), stimulée par broyage.

Comme il est bien connu, le secteur du transport est souvent tenu responsable d'être un secteur polluant important et un contribuant majeur à la production des émissions de gaz à effet de serre (GES) par l'utilisation massive du combustible fossile. D'autre part, vu le souci la convention-cadre des Nations Unies sur le changement climatique (CCNUCC) à mesurer les GES, tous les pays signataires de ce traité ont l'obligation de soumettre annuellement un inventaire de ces émissions, pour chaque secteur impliqué, afin d'évaluer la situation et de prévoir des solutions potentielles. De nos jours, il convient d'étudier non seulement le volume total d'émissions de GES (CO₂, CH₄ et N₂O) mais également ceux qui proviennent du transport des marchandises par camion au Québec. Le but de ce mémoire est d'apporter une mise à jour de la méthode, afin d'obtenir une quantification plus précise de ces émissions en termes d'équivalent de CO₂. À cette fin, nous nous servons "des enquêtes d'origine -destination" élaborées par le Ministère de transport du Québec (MTQ) comme source principale des données. À l'encontre des procédés habituelles, nous ne nous servons pas ni de Statistiques Canada, ni de l'information annuelle de CANSIM du Gouvernement du Canada. Les recommandations et la méthodologie proposée par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), constituent notre ressource la plus importante. Prenant en compte la disponibilité d'information, le document du GICC fournit deux genres d'approches pour évaluer les émissions provenant des véhicules routiers. La première approche ("Tier 1" ou "top-down") recommande de calculer seulement le CO₂ et d'estimer que ces émissions sont soutenues par la base des statistiques de consommation de carburant (carburant vendu) de l'autorité nationale responsable de cette information. La deuxième approche ("Tier 2" ou "bottom-up"), est appropriée pour évaluer des émissions du CO₂ et également du CH₄ et du N₂O et utilise notamment l'information concernant la distance voyagée par le type de véhicule, le type de carburant et le type de route. Afin d'obtenir cette évaluation, en regardant l'information précédente et avec l'intention de ne pas employer des données statistiques, cette évaluation des émissions est effectuée sous la méthode d'évaluation "Tier 2" ou "bottom-up", parce qu'avec "les enquêtes d'Origine-destination" il est possible d'avoir l'accessibilité ou de figurer l'information comme : type de camion, distribution de la flotte, la fréquence et les distances voyagées, consommation de carburant théorique, l'efficacité de carburant, distribution des contrôles d'émissions dans la flotte et des facteurs d'émission pour des différents contrôles de pollution. Comme résultats de cette quantification d'émission des gaz à effet de serre pour le transport de marchandise par camion, notre évaluation nommée « Q 80 + » est transformé en série chronologique de graphiques pour comparer sa tendance des émissions de 1990 à 2004 contre des émissions de la province du Québec et du Canada afin de connaitre les prévisions de l'activité du camionnage au Québec. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Gaz à effet de serre (GES), Secteur de transport, Transport de marchandises par camion, Enquêtes d'Origine-destination, Scénario d'évaluation «Q 80+».