Depuis quelques dizaines d’années, l’étude de composés intermétalliques à base des métaux de transition 3d, et d’éléments de terres rares 4f, présente un vif intérêt tant d’un point de vue fondamental qu’appliqué. Les propriétés remarquables de ces matériaux magnétiques proviennent de la présence, dans le même composé, de métaux de transition 3d, caractérisés par un magnétisme itinérant donné par les électrons de la bande externe 3d, et de métaux de terres-rares 4f qui, eux, présentent un magnétisme localisé dû aux électrons de la couche interne 4f. La recherche présentée ici se concentrera sur deux diagrammes des phases ternaires alliant samarium, fer et nickel et l’yttrium, fer et Gallium dans le deuxième système. Ces types d’intermétalliques sont aussi potentiellement caractérisés par un effet magnétocalorique (EMC) défini par le réchauffement ou le refroidissement de ces matériaux magnétiques sous l’application ou la suppression d’un champ magnétique extérieur.Le but de la thèse est la construction des deux diagrammes ternaires qui n’ont jamais été publiés et étudier les propriétés physicochimiques dans les systèmes (Sm,Y)-Fe-(Ni,Ga). Cette recherche aboutira à la détermination des diagrammes ternaires Sm-Fe-Ni et Y-Fe-Ga expérimentales (section isotherme à 800°C) et d’étudier les propriétés structurales de ces composés intermétalliques. Les propriétés magnétiques et magnétocaloriques ont également été étudiées en couplant les analyses magnétiques avec les mesures par diffraction des rayons X et par spectroscopie Mössbauer. Ces travaux ont mis en évidence l’influence importante de la nature et du taux de fer substitué au nickel et au gallium dans les deux systèmes sur les propriétés magnétiques / In recent decades, the study of intermetallic compounds containing 3d transition metals and 4f rare earth elements presents great interest both from a fundamental point of view and in its various applications. The remarkable properties of these magnetic materials come from the presence, in the same compound, of 3d transition metal, characterized by an itinerant magnetism given by the electrons in the 3d external band, and 4f rare-earth which themselves have a localized magnetism due to the electrons of the 4f inner layer. The research presented here will focus on the construction of two ternary phase diagrams combining [Sm-Fe-Ni] in the first system and [Y-Fe-Ga] in the second one. These types of intermetallics are also characterized by a magnetocaloric effect (EMC) defined by the heating or cooling of these magnetic materials under the application or removal of an external magnetic field.The aims of the thesis are the construction of two ternary phase diagrams that have never been published before and the study of the physicochemical properties in the (Sm, Y) -Fe- (Ni, Ga) systems. This research will lead to the determination of experimental ternary phase diagrams Sm-Fe-Ni and Y-Fe-Ga (isothermal section at 800°C) and to study the structural properties of some intermetallic compounds.The magnetic and magnetocaloric properties were also studied by coupling magnetic analysis with the X-ray diffraction and Mössbauer spectroscopy measurements. This work has highlighted the important influence of the nature and rate of iron substituted by nickel and gallium in both systems on the magnetic properties

Les systèmes multiferroïques magnéto-électriques sont des matériaux multifonctionnels très importants du point de vue des applications dans le domaine de l’électronique ou de la spintronique puisqu’ils présentent simultanément des ordres électriques et magnétiques généralement couplés. Ils peuvent donc répondre à la fois à l’application d’un champ magnétique et d’un champ électrique. L’une des familles de multiferroïques magnéto-électriques les plus étudiées est la série RMn₂O₅ où R est une terre rare. Ma thèse porte sur le rôle de la terre rare sur le caractère multiferroïque et sur les propriétés magnétiques de ces composés. De nombreux travaux ont déjà été publiés mais très peu concernent les composés SmMn₂O₅ et GdMn₂O₅, difficiles à étudier aux neutrons. Pourtant ce sont des composés clés, à la frontière entre des composés à terres rares légères qui ne sont pas multiferroïques et ceux à terres rares lourdes qui le sont. Je me suis donc intéressé à ces composés. Grâce à une étude théorique basée sur une analyse de symétrie et des calculs numériques ab initio tenant compte du fort couplage spin-orbite, nous avons pu prévoir un modèle pour l’ordre magnétique stabilisé dans Sm et Gd. Nous avons en parallèle étudié expérimentalement les structures magnétiques pour ces deux composés par le biais d’une analyse des donnés de diffraction de neutrons sur poudre utilisant des matériaux isotopes de Sm et Gd. Ma thèse a permis d’une part de valider le mécanisme d’échange striction comme origine du couplage magnéto-électrique dans cette série importante de multiferroïques. Elle a permis d’autre part de mettre en évidence l’existence d’une interaction d’échange supplémentaire dans GdMn₂O₅, à l’origine de la forte polarisation électrique dans ce membre de la série. Ces résultats amènent plus de clarté à la compréhension de la multiferroïcité dans ces systèmes. / The magneto-electric multiferroic systems are multifunctional materials very important for applications in the field of electronics or spintronics since they present simultaneously electrical and magnetic orders, which are generally coupled. They can thus respond to both the application of a magnetic field and an electric field. One of the most studied magneto-electric multiferroic families is the RMn₂O₅ series where R is a rare earth. My thesis deals with the role of rare earth on the multiferroic and the magnetic properties of these compounds. Numerous works have already been published, but very few concern the compounds SmMn₂O₅ and GdMn₂O₅, difficult to study with neutrons. Yet these are key compounds, on the border between light rare earth compounds that are not multiferroic and heavy rare earths that are. This explains my interest for these compounds. Using a theoretical study based on a symmetry analysis and numerical calculations ab initio taking into account the strong spin-orbit coupling, we were able to predict a model for the stabilized magnetic order in Sm and Gd. We have experimentally studied the magnetic structures for these two compounds by means of an analysis of the powder neutron diffraction data using Sm and Gd isotopes. On one hand, my thesis allowed to validate the mechanism of exchange striction as origin of the magnetoelectric coupling in this important series of multiferroics. On the other hand, it has made it possible to demonstrate the existence of an additional exchange interaction in GdMn₂O₅, at the origin of the strong electrical polarization in this member of the series. These results provide greater clarity to the understanding of multiferroicity in these systems.

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La modification des propriétés optiques et électriques du silicium apportée par la réduction en taille, notamment due aux effets de confinement quantique des porteurs de charges, est aujourd'hui bien connue et a permis le développement de nouveaux systèmes en optoélectronique. Comme dans le cas du silicium massif, le dopage devrait permettre d'optimiser les propriétés du silicium nanostructuré. Cependant, les caractéristiques du dopage dans le silicium nanostructuré sont encore mal comprises et de nombreux questionnements, concernant la localisation des impuretés ainsi que leur état d'activation, restent en suspens. De plus, l'environnement des impuretés semble avoir une influence majeure sur l'ensemble des propriétés. Cette thèse vise à mieux comprendre les caractéristiques structurales du dopage à l'échelle atomique en fonction de la nature de l'impureté, de la matrice hôte et de la technique d'élaboration. Pour cela, nous avons étudié deux types de système en sonde atomique tomographique. Le premier concerne un dopage aux ions de terres rares dans les silicates d'hafnium. Nous avons mis en évidence que la formation de nano-grains de HfO2 cristallisés sous la forme cubique permet un transfert d'énergie efficace vers les ions praséodyme. Le second porte sur les dopages de type n et p de nanocristaux de silicium insérés dans la silice. Nous avons démontré l'introduction des impuretés de type n (As, P) au cœur des nanocristaux, indépendamment de la technique d'élaboration, permettant de réaliser des forts dopages. Un comportement différent a été mis en évidence pour les impuretés de type p, avec l'accumulation de Bore aux interfaces entre les nanocristaux et la matrice. / The change of silicon optical and electrical properties induced by size reduction, due to the quantum confinement of charged carriers, is a well-known effect and allowed to develop new optoelectronic devices. As in bulk silicon, doping should allow to optimize these properties in nanostructured silicon. However, the characteristics of doping of nanostructured silicon still misunderstood and many questions, concerning the location of impurities and their activation state, remain unanswered. Moreover, in these materials, the environment of impurities seems to inuence strongly all of their properties. The purpose of this thesis is to get a better understanding of structural characteristics of doping at the atomic scale in function of the nature of the impurity, the host matrix, and the elaboration technic. In this way, we have investigated two di_erent systems using atom probe tomography. The first concerns a rare earth doping of hafnium silicates. We have evidenced that the clustering of HfO2 nano-grains crystallized in their cubic form induced an efficient energy transfer with praseodymium ions. The second system concern the n and p type doping of silicon nanocrystals embedded in silica. We have demonstrated the important introduction of n type impurities (As, P) in the core of every nanocrystals, independently of the elaboration technic. This introduction of impurities should allow the formation of highly doped silicon nanocrystals. A different behavior has been observed in the case of p type doping, represented by the aggregation of Boron at the interface between the nanocrystals and the silica matrix.

La narcolepsie de type 1 (NT1) est une maladie neurologique rare caractérisée par une hypersomnolence diurne et des cataplexies - pertes de tonus musculaire pendant l'éveil provoqué par une émotion forte. Chez l'homme, la NT1 est due à la mort spécifique et postnatale des neurones à orexine (Orex) promoteurs de l'éveil, et est considérée comme une pathologie de l'éveil. Toutefois, les observations cliniques suggèrent une dérégulation du sommeil paradoxal (SP) dans cette pathologie. Les patients NT1 ont une latence d'apparition du SP très courte et de fréquents endormissements en SP. De plus, la similitude entre l'atonie musculaire de la cataplexie et celle caractéristique du SP nous mène à penser que la narcolepsie serait également une pathologie du SP. Cette hypothèse a été testée à travers deux études menées sur un modèle murin de narcolepsie : la souris Orex-KO. Dans une 1ère étude nous avons objectivé que malgré une régulation homéostasique du SP intacte, la souris Orex-KO a une propension élevée à faire du SP pendant la phase active. Nous avons alors suggéré un nouveau rôle pour le neuropeptide Orex, celui d'inhibition du SP. Puis, nous avons cherché à déterminer si le réseau neuronal de l'atonie musculaire du SP était recruté pendant les cataplexies. Nos données suggèrent que contrairement à l'hypothèse généralement admise, les neurones glutamatergiques du noyau sublatérodorsal (SLD) ne sont pas suffisants à la mise place des cataplexies et ne seraient que partiellement impliqués dans ce symptôme. Ce travail de thèse a permis de mieux comprendre le rôle des Orex dans la NT1, et d'approfondir nos connaissances sur les mécanismes neurobiologiques de la cataplexie / Narcolepsy type 1 (NT1) is a rare neurological disease characterized by an excessive daytime sleepiness and episodes of cataplexy – a sudden loss of muscular tone triggered by strong emotions during wakefulness. In humans, NT1 is due to the specific and postnatal loss of orexin (Orex) neurons involved in wake promotion. It led to describe NT1 as a wake disease. However, clinical observations have suggested a disrupted regulation of paradoxical (or REM) sleep in narcolepsy. Indeed, NT1 patients have shorter latency to enter REM sleep and frequent sleep onset in REM sleep. More, muscular atonia observed in cataplexy is one of the main feature of REM sleep. Together, those data led to the hypothesis that narcolepsy would be also a REM sleep disease. We’ve investigated this hypothesis in two different studies performed on a recognize model of murine narcolepsy: the Orex-KO mouse. In a 1st study, we found that despite an intact REM sleep homeostasic regulation, Orex-KO mice had an increased REM sleep propensity during active phase. We’ve suggested a new role of REM sleep inhibition for the neuropeptide Orex. Then, we aimed to determine whether REM sleep atonia and cataplexy shared the same neuronal network. In contrast to the currently admitted hypothesis, we demonstrate that glutamatergic neurons of the sublaterodorsal nucleus (SLD) are not sufficient to generate cataplexy, and are only partially involved in this symptom. Taken together, data harvested during this thesis help us to better understand the role of Orex in NT1 and to improve our knowledge about the neurobiological mechanisms of cataplexy

En Europe, une maladie est définie comme rare dès lors qu'elle touche moins d'une personne sur 2000, ce qui représente moins de 30 000 personnes en France. Il existerait plus de 7000 maladies rares dans le monde dont les deux tiers ont un impact important sur la santé et la qualité de vie des patients. Des études récentes révèlent des vécus possiblement spécifiques aux personnes atteintes de maladies rares, parmi lesquels un désir d'information accru sur les avancées de la recherche et sur les mécanismes physiologiques de leurs maladies ; ou encore l'instauration de rapports collaboratifs plutôt que hiérarchiques avec le corps médical. Or, si les essais cliniques en maladie rare représentent bien souvent un espoir pour ces patients, ils constituent aussi une confrontation parfois difficile à leur maladie et aux impératifs scientifiques et médicaux introduits par la situation de recherche. Notre objectif était d'étudier le vécu d'un essai clinique par des patients atteint d'une ataxie de Friedreich (AF), maladie rare neurodégénérative à l'origine d'une perte progressive de l'autonomie dans le quotidien, ainsi que par leurs parents. Nous avons mené trois études respectivement au cours, à la fin et à la suite d'un essai clinique randomisé en double aveugle (ACTFRIE) auprès de 38 patients âgés de 7 à 24 ans et, pour certains, de leurs parents. Nous avons cherché à déterminer l'évolution de la qualité de vie dans l'AF au cours de deux ans d'essai clinique (étude Qualifrie), les caractéristiques du vécu d'un essai clinique chez les patients et leurs parents (étude M24), et les attentes des patients et, pour certains, de leurs parents, quant au rendu des résultats de l'essai clinique auquel ils ont participé (étude Friecom). Les résultats de l'étude Qualifrie nous apprennent que la participation à un essai clinique peut avoir un effet positif transitoire sur la qualité de vie psychique pour les patients, sans pour autant que des progrès soient retrouvés sur le plan physique, ou notés dans le ressenti des patients. L'étude M24 apporte d'importantes pistes de réflexion sur le positionnement psychologique des patients et de leurs parents dans ces essais cliniques, notamment en termes de « demande » de soin, plutôt que de « volontariat » ; et suggèrent des points de vigilance à l'intention des investigateurs de futurs essais pour assurer aux patients un accord de consentement pleinement libre et éclairé. Enfin, les résultats de l'étude Friecom mettent en évidence la nécessité du rendu des résultats, tant globaux qu'individuels, aux patients des essais cliniques et/ou à leurs parents ; et l'intérêt marqué de cette population atteinte d'une maladie rare pour l'information scientifique concernant sa maladie. L'ensemble de ces travaux met en exergue la nécessité de prendre en compte les spécificités du vécu des essais cliniques par les personnes atteintes de maladies rares, leurs besoins, leurs attentes. Il suggère en outre des améliorations en termes de précautions préalables aux essais cliniques à prendre par les investigateurs. Il s'agit notamment de trouver une juste adéquation entre les attentes des participants et les buts assignés de l'étude. A ce titre, ces travaux mènent à souligner la nécessité centrale de la présence du psychologue dans les essais cliniques en maladie rare, interlocuteur privilégié et essentiel, assurant le lien entre les équipes de soin et les patients (ou participants potentiels) et/ou les parents accompagnants. Plusieurs perspectives de recherches futures sont abordées, d'autant que le contexte particulier des maladies rares semble encore trop peu exploré dans la littérature scientifique, notamment en psychologie ; alors qu'il bénéficierait de façon manifeste du regard et des recommandations d'une grande partie des champs des sciences humaines. / In Europe, a disease is defined as rare if it affects less than one person in 2000, which represents less than 30,000 people in France. There are estimated to be more than 7000 rare diseases worldwide, two-thirds of which have a significant impact on patients'health and quality of life. Recent studies reveal experiences that may be specific to people with rare diseases, including a desire for more information on the advances in research and the physiological mechanisms of their diseases, ; or the establishment of collaborative rather than hierarchical relationships with the medical profession. Although clinical trials in rare diseases often represent a hope for these patients, they could also constitute a difficult confrontation with their disease and the scientific and medical imperatives introduced by the research situation. Our objective was to study the experience of a clinical trial by patients with Friedreich's ataxia (FA), a rare neurodegenerative disease that causes a progressive loss of autonomy in daily life, and by their parents. We conducted three studies respectively during, at the end of and following a randomized double-blind clinical trial (ACTFRIE) in 38 patients aged from 7 to 24 years and, for some, their parents. We sought to determine the evolution of quality of life in FA during two years of clinical trials (Qualifrie study), the experience's characteristics of a clinical trial in patients and their parents (M24 study), and the expectations of patients and, for some, their parents, regarding the results of the clinical trial in which they participated (Friecom study). The results of the Qualifrie study show us that participation in a clinical trial can have a positive, transient effect on the psychic quality of life for patients, without any improvement in the physical state of the patients, or any improvement in their impressions about it. M24 study provides important reflections on the psychological positioning of patients and their parents in these clinical trials, particularly in terms of "demand" for care, rather than "voluntarism"; and suggests points of vigilance for investigators of future trials to ensure that patients have a fully free and informed consent agreement. Finally, the results of the Friecom study highlight the need for both global and individual results to be delivered to patients and/or their parents in clinical trials; and the strong interest of this rare disease population in providing scientific information about their disease. Overall, this work highlights the need to take into account the specificities of the clinical trial experience of rare disease patients, their needs and expectations. It also suggests improvements in terms of pre-trial precautions to be taken by investigators. This includes finding the right match between the expectations of the participants and the aims of the study. Therefore, this work underlines the necessity of the psychologist's presence in clinical trials in rare diseases, as a privileged and essential professional, ensuring the link between the care teams and patients (or potential participants) and/or accompanying parents. Several perspectives for future research are discussed, especially because of the particular context of rare diseases, which seems to be insufficiently explored in the scientific literature, particularly in psychology; whereas it would clearly benefit from the viewpoint and recommendations of a large part of the fields of the human and social sciences.

<p>Critical materials are crucial to the wide deployment of clean energy technologies and advanced technology such as electric vehicles (EVs), smartphones, high-efficiency lighting, and wind turbines. Particularly, rare earth elements (REEs) and lithium are key elements for clean energy and EVs. However, higher REEs and lithium demand for clean energy transformation, extreme supply reliance on certain area exports, and severe environmental issues during mining and processing cause uncertainty for future clean energy and transportation development. Our study aims to develop dynamic LCA with scenario analysis to simulate the future possible sustainability pathways for critical materials for stakeholders and apply life cycle assessment (LCA) to evaluate the latest REEs and lithium extraction and recycling technologies. Dynamic LCA (DLCA) integrates the temporal datasets to predict the future environmental impact of a product. The databases are mainly from Ecoinvent and Critical Materials Life Cycle Assessment Tool (CMLCAT). Python package Brightway2 and Temporalis are used to simulate the DLCA.</p> <p>The study of DLCA on the REEs industry reveals the future predictive REEs environmental impact trend, providing a clear policy strategy to reach sustainability goals for stakeholders. The results show that shifting REEs resources from China to Australia and increasing the recycling rate are key factors in reducing environmental impact in the future. Considering the degradation of rare earths ore and storage depletion in China, such as the decreased production of heavy REEs from Ion adsorption clay in southern China, exploration, and inclusion of potential REEs production projects will be the possible sustainable way in the following decade. </p> <p>LCA of RE recovery from room temperature ionic liquid (RTIL) electrochemical process helps us explore the benefits of recycling RE from the e-waste. Although RTIL contributes a higher impact on ozone depletion and global warming, close-loop recycling RTIL could reduce substantial environmental impact. Lithium recovery from geothermal brine provides the great source for fulfilling the domestic demand of the U.S. Compared to the conventional Li compounds production, this method is efficient and has 25-41% lower global warming potential. The government, researchers, and industry could benefit from this study for exploring advantage and drawback strategies for the future environmental footprint of NdFeB magnet production and identifying environmental hotspots of the latest recycling and extraction process of REEs and lithium.</p>

В данной работе изучены принципы работы издательств с библиофилами. Объект настоящей магистерской диссертации – деятельность издательств, специализирующихся на издании книг для библиофилов («Вита Нова» и «Редкая книга»). Предмет – взаимодействие указанных издательств с библиофилами. Магистерская диссертация «Принципы взаимодействия издательств с библиофилами» состоит из введения, трех глав, заключения, приложения и списка использованных источников, который состоит из 63 наименований. В первой главе проводится обзор литературы по теме исследования. Раскрывается понятие «библиофил», рассматривается история этой социальной группы книголюбов. Отмечается, что библиофилия начинает складываться в Древней Руси, а в современный период выделяются особые библиофильские организации, тесно сотрудничающие с книжными издательствами. Во второй главе рассматривается деятельность, нацеленная на взаимодействие с библиофильскими организациями, таких российских издательств, как «Вита Нова» и «Редкая книга», специально созданными для удовлетворения потребностей библиофилов. В третьей главе на основе изучения деятельности издательств сформулированы основные принципы их работы с библиофилами. / This paper examines the principles of bibliophile publishing. The object of this master's thesis is the activities of publishing houses specializing in the publication of books for bibliophiles (“Vita Nova” and “Rare Book”). The subject is the interaction of these publishing houses with bibliophiles. The master's thesis “Principles of interaction between publishing houses and bibliophiles” consists of an introduction, three chapters, a conclusion, appendices and a list of used sources, consisting of 63 titles. The first chapter reviews the literature on the research topic. The concept of “bibliophile” is revealed, the history of this social group of book lovers is examined. It is noted that bibliophilia begins to take shape in Ancient Rus', and in the modern period, special bibliophile organizations have emerged that work closely with book publishing houses. The second chapter examines activities aimed at interaction with bibliophile organizations, such Russian publishing houses as Vita Nova and Rare Book, specially created to meet the needs of bibliophiles. In the third chapter, based on a study of the activities of publishing houses, the basic principles of their work with bibliophiles are formulated.

Master of Science / Department of Chemistry / Christopher T. Culbertson / Circulating tumor cells (CTCs) have become a key component in the identification and treatment of cancer. Once dislodged from the main tumor, CTCs travel through the bloodstream and cause metastasis. Early detection and identification of these cells can help in the evaluation and prognosis of various types of cancer, as well as assisting in patient treatments by determining the spread of the disease. Here, a high-throughput microfluidic analysis technique is described that can efficiently detect and identify cells, with the specific identification of CTCs as a future application through fluorescent labeling in mind. As proof of principle, the device has been shown to detect and characterize individual human Jurkat (T-lymphocyte) cells at a rate of 100 cells/minute. The device employs micro-scale flow focusing to isolate individual cells. The cells are detected using both light scattering and laser-induced fluorescence to evaluate cell size and surface functionality.

Master of Science / Department of Geology / Sambhudas Chaudhuri / The exploration and development of unconventional shale plays provide an opportunity to study the hydrocarbon generation process. These unconventional plays allow one to investigate the interactions between the fluid, mineral, and organic material that occur in a hydrocarbon-generating source bed, before any changes in composition that may occur during secondary migration or post migration processes. Previous studies have determined the chemical constituents of formation waters collected from conventional reservoirs after secondary migration has occurred. This investigation targets formation waters collected from the Woodford shale that acts as both source and reservoir, therefore samples have yet to experience any changes in composition that occur during secondary migration. This investigation focuses on the major element and trace element chemistry of the formation water (Cl, Br, Na, K, Rb, Mg, Ca, Sr, and Rare Earth Elements), which has been compared to chemical constituents of the associated crude oil and kerogens. Analytical data for this investigation were determined by the following methods; Ion Chromatography, Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS), and Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES). The information is used to assess the presence of different sources of water that constitute the formation water, and also to investigate interaction between different minerals and formation waters within the source beds. The formation water data also yields new insights into compartmentalization of oil-gas rich zones within the source beds.