Cette thèse présente une approche phénoménologique des membranes <>, ces bicouches de lipides sur lesquelles sont greffées des macromolécules. Les membranes poilues sont des systèmes biomimétiques qui permettent d'appréhender le couplage entre la courbure de la membrane et l'organisation bidimensionnelle des macromolécules. Dans une première partie, nous mettons en évidence les forces exercées par des chaines polymères greffées sur la membrane, qui tendent à courber cette dernière. Un paramètre important que prend en compte ce travail est la fluidité de la bicouche lipidique. Cette propriété permet au manteau de polymère de s'adapter aux contraintes exercées sur la membrane. Ainsi, une courbure locale engendre la réorganisation à grande échelle des polymères. Par ailleurs, une étude préparatoire montre que la coexistence de la membrane poilue avec des polymères en solution ne modifie pas qualitativement ces résultats. La seconde partie est consacrée à l'étude de macromolécules greffées dans la membrane par plusieures ancres. Ces dernières sont modélisées par des chaînes polymères en bon solvant. Nous établissons le catalogue des différentes conformations qu'une chaîne peut adopter, ainsi que la déformation qui en découle. Nous montrons ainsi que l'effet du polymère sur la membrane domine la courbure spontanée. Le polymère devient alors un paramètre de contrôle maniable de l'état de surface de la membrane.

Cette thèse présente une approche phénoménologique des membranes <>, ces bicouches de lipides sur lesquelles sont greffées des macromolécules. Les membranes poilues sont des systèmes biomimétiques qui permettent d'appréhender le couplage entre la courbure de la membrane et l'organisation bidimensionnelle des macromolécules. Dans une première partie, nous mettons en évidence les forces exercées par des chaines polymères greffées sur la membrane, qui tendent à courber cette dernière. Un paramètre important que prend en compte ce travail est la fluidité de la bicouche lipidique. Cette propriété permet au manteau de polymère de s'adapter aux contraintes exercées sur la membrane. Ainsi, une courbure locale engendre la réorganisation à grande échelle des polymères. Par ailleurs, une étude préparatoire montre que la coexistence de la membrane poilue avec des polymères en solution ne modifie pas qualitativement ces résultats. La seconde partie est consacrée à l'étude de macromolécules greffées dans la membrane par plusieures ancres. Ces dernières sont modélisées par des chaînes polymères en bon solvant. Nous établissons le catalogue des différentes conformations qu'une chaîne peut adopter, ainsi que la déformation qui en découle. Nous montrons ainsi que l'effet du polymère sur la membrane domine la courbure spontanée. Le polymère devient alors un paramètre de contrôle maniable de l'état de surface de la membrane.

Le déplacement d'une pointe rigide sur la surface d'un polymère peut générer un glissement élastique ou une rayure plastique selon les conditions d'essais. La rayure de surfaces de polymères est accompagnée d'un relâchement élastique qui recouvre une partie du contact dorsal. Ce retour, dû à l'élasticité de ces matériaux, dépend du taux de plasticité dans le contact, et devient quasi symétrique lorsque le contact est glissant. Un dispositif d'essai de glissement-rayure développé au laboratoire permet de mesurer le frottement apparent lors du déplacement de la pointe, tout en ayant l'échantillon placé dans une enceinte thermique. Un dispositif de vision in-situ permet d'analyser l'aire réelle de contact entre la pointe rigide et la surface de l'échantillon. Le frottement apparent comporte une part de frottement vrai et une part d'obstacle due à l'écoulement viscoélastique et/ou viscoplastique de la matière. L'évaluation du frottement vrai local se fait à partir du frottement apparent et de la géométrie de contact accessible grâce à la vision in-situ, par un modèle de lignes d'écoulement autour de la pointe rigide qui permet de s'affranchir de la part déformation du frottement apparent. L'évolution du frottement vrai en fonction du taux de plasticité (nature de la réponse du contact) a montré que le passage entre un contact élastique et élastoplastique est accompagné d'un saut de frottement que l'on attribue à l'hystérésis d'adhésion.

Ce travail de thèse présente une étude expérimentale, par magnétométrie Squid à basses températures, des propriétés de dynamique lente hors équilibre de différents systèmes magnétiques désordonnés et/ou frustrés. Dans une première partie, des verres de spin sont étudiés en tant que systèmes magnétiques désordonnés et frustrés modèles pour l'étude du vieillissement. L'accent est mis sur les phénomènes de rajeunissement et de mémoire qui apparaissent dans ces systèmes, lorsqu'ils sont soumis à des variations de température pendant leur vieillissement. Ce comportement original des verres de spin, qui les distingue notamment des matériaux vitreux plus conventionnels (verres structuraux, polymères, ...) est étudié en détail dans des échantillons d'anisotropies différentes. Une diminution de la sensibilité du vieillissement aux variations de température est observée lorsque l'anisotropie augmente et met en relief l'importance de ce paramètre pour comprendre les propriétés hors équilibre de ces systèmes. La deuxième partie de ce travail est consacrée au vieillissement de ferromagnétiques désordonnés. L'observation d'effet de rajeunissement et de mémoire dans ces systèmes est difficile à concilier avec l'idée que leur vieillissement peut être a priori bien décrit en termes de croissance de domaines. Une interprétation alternative en termes de dynamique de reconformations hiérarchiques des parois de domaines piégées par le désordre local est proposée et permet d'expliquer les observations expérimentales. Enfin, dans une dernière partie, la dynamique lente hors équilibre de systèmes antiferromagnétiques géométriquement frustrés (spins d'Heisenberg sur des réseaux kagome et pyrochlore) est étudiée dans le but de tester les effets respectifs du désordre et de la frustration sur les propriétés hors équilibre. Si le vieillissement isotherme de ces systèmes peut être bien décrit par les mêmes lois d'échelle que celles utilisés dans les verres de spin, une très faible sensibilité du vieillissement aux variations de température est observée dans ces systèmes sans désordre.

Ce travail expérimental cherche à mieux caractériser les effets du cisaillement sur le vieillissement d'un verre colloidal au niveau microscopique. La dynamique des réarrangements d'un tel système est étudiée au moyen d'une technique de diffusion multiple de la lumière (MSDWS) développée au cours de cette thèse. Nous montrons que la cessation d'un cisaillement de forte amplitude est, au niveau microscopique, l'équivalent pour ces systèmes d'une trempe thermique pour d'autres systèmes vitreux. Notre système est en effet rajeuni par un fort cisaillement puis présente un comportement de vieillissent classique à la cessation de celui-ci. De surcroît, nous montrons qu'un cisaillement de faible amplitude permet au système de vieillir plus vite. Nous appelons ce comportement le survieillissement. Ces deux effets antagonistes (rajeunissement et survieillissement) sont aussi observés sur des polymères vitreux soumis à des marches de température. Nous montrons enfin que le modèle SGR fournit une description unifiée de ces comportements similaires pour différents types de perturbation. Ceux-ci mettent en lumière l'élargissement de la distribution de temps de relaxation au sein de ce type de matériaux soumis à des perturbations extérieures.

Nous avons étudié expérimentalement des assemblées de copolymères poly(tert-butyl-styrène)/poly(styrène sulfonate) dans diverses situations aux interfaces eau-air et eau-huile. Après une brève présentation du contexte scientifique dans lequel s'inscrit notre étude, les caractéristiques des copolymères utilisés sont détaillées puis les trois situations expérimentales que nous avons abordées sont décrites: monocouches de copolymères à l'interface eau-air, monocouches à l'interface eau-huile et émulsions du système eau/huile/copolymère. Des monocouches de copolymères à l'interface eau-air sont étudiées par réflectivité de neutrons dans une cuve de Langmuir. Cela permet de déterminer avec précision le profil de densité des brosses de polyélectrolyte dans l'eau, avec ou sans sel. Des monocouches à l'interface eau-hexadécane sont étudiées par diffusion de rayons X sous incidence rasante grâce à une cuve de Langmuir que nous avons spécialement conçue pour ce type d'expériences. La rigidité de l'interface peut ainsi être estimée et des multicouches apparues lors de la compression de monocouches du copolymère le plus symétrique sont mises en évidence. Des microémulsions d'huile (cyclohexane ou toluène) dans l'eau stabilisées par les copolymères ont été formées et la structure des micelles est déterminée par diffusion de neutrons aux petits angles. Il s'agit de micelles sphériques, composées d'un cur contenant des volumes comparables d'huile et de maillons des blocs hydrophobes des copolymères, et d'une couronne de polyélectrolytes très étirés. La structure de la couronne ainsi que celle du cur ont pu être modifiées en ajoutant du sel. Une macroémulsion ayant l'aspect d'une mousse apparaît lors de la formation de la microémulsion. Elle est également très stable et sensible à la salinité de la phase aqueuse.

Etude de la stabilité des surfaces vicinales des métaux de transition à partir de leur structure électronique et vibrationnelle. Ce travail théorique concerne l' étude des surfaces vicinales de Rh, Pd et Cu et, en particulier, de leur stabilité par rapport à un facettage. L'étude comporte trois parties. Elle commence par le calcul de leurs énergies de surface, effectué sur réseau fixe à 0K, à l'aide de la méthode de liaisons fortes dans une base d'orbitales atomiques de valence s, p et d. Ces énergies permettent d'extraire les énergies de marches isol\ées, dont on déduit la forme des îlots en homoépitaxie sur les surfaces de bas indices, et lesi nteractions entre marches qui présentent un profil oscillant. Leur comportement est très différent selon les types de marches et de surfaces. Les énergies de cran sont déterminées par la même méthode. La structure électronique est brièvement décrite. Puis les propriétés vibrationnelles des surfaces vicinales de Cuivre sont étudiées en utilisant un potentiel semi-empirique qui donne de bons résultats pour la relaxation des surfaces et décrit correctement, dans l'approximation harmonique, leur structure de bande projetée de phonons. Il est ainsi possible de déterminer des quantités thermodynamiques vibrationnelles, telles que le déplacement carré moyen et l'énergie libre. Enfin, la stabilité des surfaces vicinales est discutée à l'aide de potentiels semi-empiriques et de calculs de structure électronique. Il est montré que la stabilité peut s'inverser en fonction de la portée du potentiel et que la relaxation atomique joue en faveur de la stabilisation des surfaces mais ne change pas qualitativement les résultats. Contrairement aux potentiels semi-empiriques, les calculs de structure électronique montrent une grande diversité de comportements incluant la possibilité de facettage des surfaces vicinales en d'autres surfaces vicinales. Ce phénomène est dû aux interactions électroniques oscillantes entre marches. Enfin, il est prouvé que, jusqu'à l'ambiante, la température a un effet mineur sur la stabilité des surfaces vicinales.

Les travaux presentés s'inscrivent dans le cadre de l'étude des interfaces élastiques en milieu aléatoire. Leur dynamique sous l'action d'une force extérieure présente des effets fortement non-linéaires. Dans cette thèse je discute le comportement de l'interface dans la limite où la vitesse s'annule (dépiégeage). Dans la première partie de la thèse je présente les nouveaux algorithmes que nous avons développés pour étudier la dynamique au seuil de dépiégeage. Je montre que les approches utilisées sont rigoureuses et déterminent la solution exacte du problème. Les nouvelles méthodes numériques permettent de repérer exactement les interfaces bloquées au seuil de dépiégeage. La rugosité de ces objets possède des propriétés universelles que je caractérise, dans la deuxième partie de la thèse, pour plusieurs structures d'intérêt expérimental et théorique, en fonction de la dimension de l'espace et de la portée des interactions élastiques.

Ce travail expérimental est une contribution à l'étude de deux phénomènes critiques de l'hélium dans les aérogels de silice. Dans le but de détecter d'éventuels changements de classe d'universalité du point critique liquide-gaz pour l'hélium adsorbé dans les aérgels, nous avons développé un capteur de densité original constitué d'un pendule simple dont la masse est celle de l'aérogel et de l'hélium qu'il contient. Ce dispositif a été validé en étudiant, pour sept échantillons différents, l'apparition de la superfluidité de l'hélium. Des résultats connus ont été ainsi reproduits, et nous apportons des informations complémentaires sur le lien entre la dimension fractale des aérogels et l'exposant critique $\zeta$ de la densité superfluide. Ce pendule a ensuite permis l'étude de la condensation de l'hélium dans les aérogels, à proximité du point critique liquide-gaz. Nos résultats sont largement contradictoires avec ceux reportés dans la littérature sur ce même système : D'après nos mesures, à la pression de saturation de l'hélium libre, le remplissage en liquide est incomplet. Aucune transition bien définie du premier ordre ne semble présente à des pressions inférieures à la pression de condensation de l'hélium libre. Il existe cependant une région ou la densité de l'hélium varie très rapidement avec la pression. Ces résultats ressemblent en partie à ceux obtenus dans des matériaux poreux plus traditionnels que les aérogels, où ils sont interprètés en terme de condensation capillaire. Enfin, des constantes de temps extrêmement grandes sont observées dans la région de condensation capillaire. Ce type de ralentissement est attendu théoriquement, et il serait dû ici au mouvement d'une interface (2D) dans un milieu désordonné.

Le but de cette thèse est d'établir la correspondance entre le diagramme de phase d'un fluide simple et sa structure microscopique en termes d'amas. Les calculs de dynamiques moléculaire et Monte-Carlo que nous avons réalisés sur des systèmes de grandes tailles suggèrent que des amas énergétiquement stables existent dans la phase supercritique, c'est à dire pour des températures supérieures à la température critique. Ces amas qui sont plus froids que le fluide, engendrent une ligne de percolation, caractérisée par les exposants de la percolation aléatoire à trois dimensions. Cette ligne, qui part du point critique thermodynamique, est pratiquement iso-énergétique. Par ailleurs, un amas macroscopique non percolant se forme au passage de la courbe de coexistence liquide-gaz pour des densités inférieures à la densité critique. Cette interprétation géométrique de la condensation renforce l'idée que ces amas sont des objets physiques. Des expériences réalisables dans des systèmes macroscopiques sont proposées pour mettre en évidence la présence de ces amas stables et en particulier l'existence de cette ligne de percolation. Le cas des systèmes de petites tailles est également considéré afin de discuter des expériences de fragmentation de noyaux et agrégats atomiques. En effet, par la simulation de l'expansion d'une gouttelette de fluide, nous avons montré que les amas stables étaient les précurseurs des fragments observés lors d'un processus de fragmentation. Bien que les les comportements critiques soient atténués, les propriétés des amas stables restent valables dans ces petits systèmes. Enfin, l'analyse d'une expérience de fragmentation de noyaux atomiques montre un très bon accord entre les données expérimentales et les prédictions théoriques. Outre son intéret sur le plan fondamental, ce travail pourrait permettre une meilleure compréhension des propriétés de solubilité des fluides supercritiques, utilisés dans de nombreuses applications industrielles.