Depuis leur découverte, les propriétés des nanotubes de carbones ont largement été étudiées. L’étude de la pertinence scientifique et de la faisabilité d’un commutateur NEMS RF ohmique et capacitif constitue un axe de recherche dont les résultats seraient susceptibles d’être supérieurs aux performances des MEMS RF. Il existe trois géométries de commutateurs, la poutre, le pont et la pince. Cette thèse propose une étude approfondie d’un NEMS RF en configuration pince par une explication détaillée de l’ensemble des étapes de dimensionnement, de fabrication et de caractérisation. Une recherche bibliographique a défini les éléments théoriques indispensables à la maîtrise et à la cohérence de cette démarche scientifique. Différentes expérimentations en croissance de nanotubes de carbone par la méthode PECVD sur un empilement de différents matériaux susceptibles de composer le NEMS ont été réalisées pour aboutir à une structure répondant aux exigences physiques d’un NEMS RF et à la contrainte thermique de synthèse PECVD (600°C à 800°C). Les expérimentations effectuées en commutation sur des commutateurs NEMS illustrent la réalisation et le fonctionnement de ces structures. Les résultats encourageants en simulation hyperfréquence et la faisabilité de NEMS RF apportent une crédibilité à la poursuite de ces travaux, avec pour objectif, des mesures expérimentales en hyperfréquence confirmant ou infirmant les modèles théoriques et les simulations. / Since their discovery, the properties of carbon nanotubes have been widely studied. The study of scientific relevance and feasibility of an ohmic and capacitive RF NEMS represents an area of research whose results would likely exceed the performances of RF MEMS. There are three switch designs, the cantilever, the bridge and the tweezer. This thesis offers a comprehensive study of RF NEMS switch in a tweezer configuration with a detailed explanation of all phases of modelization, fabrication and characterization. A literature search set the necessary theoretical elements for the knowledge and the consistency of this scientific process. Various experiments on the carbon nanotubes growth by PECVD method on a stack of different materials likely to compose the NEMS have been realized to result in a structure meeting the physical specifications of a NEMS RF and the thermal stress in PECVD synthesis (600°C to 800°C). The commutation experiments carried out on the NEMS switch illustrate the fabrication and the operation of these structures. The encouraging results in high frequency simulation and the fabrication of RF NEMS have brought credibility to the continuation of this work, with the objective of experimental measurements at high frequency in order to confirm or refute the theoretical models and the software simulations.

Dans cette thèse, nous généralisons les inégalités universelles de Yang etde Levitin et Parnovski, concernant les valeurs propres du laplacien de Dirichlet sur undomaine euclidien borné, au cas du laplacien de Hodge-de Rham sur une sous-variétéeuclidienne fermée. Cela permet une extension de l’inégalité de Reilly et de l’inégalitéd’Asada, concernant respectivement la première valeur propre du laplacien et celle dulaplacien de Hodge-de Rham, à toutes les valeurs propres de ces deux opérateurs. Ensuite,nous obtenons une nouvelle inégalité algébrique qui relie les valeurs propres d’un opérateurauto-adjoint sur un espace d’Hilbert à deux familles d’opérateurs symétriques et antisymétriqueset à leurs commutateurs. Cette inégalité permet d’unifier et d’améliorer denombreux résultats connus concernant le laplacien, le laplacien de Hodge-de Rham, lecarré de l’opérateur de Dirac et plus généralement le laplacien agissant sur les sections d’unfibré vectoriel riemannien au-dessus d’une sous-variété euclidienne, le laplacien de Kohn,les puissances du laplacien... Dans une dernière partie, nous montrons une majoration dela première valeur propre du problème de Steklov sur un domaine Ω d’une sous-variétéeuclidienne ou sphérique, en fonction des r-courbures moyennes de son bord ∂Ω. / In this thesis, we generalize the Yang and the Levitin and Parnovski universalinequalities, concerning the eigenvalues of the Dirichlet Laplacian on a Euclideanbounded domain, to the case of the Hodge-de Rham Laplacian on a Euclidean closed submanifold.This gives an extension of Reilly’s inequality and Asada’s inequality, concerningthe first eigenvalues of the Laplacian and the Hodge-de Rham Laplacian respectively, toall eigenvalues of these operators. We also obtain a new abstract inequality relating theeigenvalues of a self-adjoint operator on a Hilbert space to two families of symmetric andskew-symmetric operators and their commutators. This inequality is proved useful both forunifying and for improving numerous known results concerning the Laplacian, the Hodgede Rham Laplacian, the square of the Dirac operator and more generally the Laplacianacting on sections of a Riemannian vector bundle on a Euclidean submanifold, the KohnLaplacian, a power of the Laplacian...In the last part, we obtain an upper bound for thefirst eigenvalue of Steklov problem on a domain Ω of a Euclidean or a spherical submanifoldin terms of the r-th mean curvatures of ∂Ω

Cette thèse présente des méthodes et outils de conception de systèmes integres sur tranche entière (wafer scale intégration). L'application traitée (dans le cadre d'un projet européen esprit) est une architecture constituée d'un réseau 2d de 6720 processeurs (pe) monobits, destinée au traitement d'image de bas niveau. Pour tolérer les défauts de fin fabrication, une approche hiérarchisée a été implantée. Au niveau sous-système, une technique de redondance figee a consiste a implanter une colonne de pes de réserve, destines a remplacer les pes défaillants. Au niveau tranche entière, une technique de construction d'une cible maximale n'utilisant que des sous-systèmes s'appuient sur l'implantation d'un réseau de commutateurs permettant d'éviter les sous-systèmes défaillants. Une architecture originale des réseaux de commutateurs contrôle a partir des plots externes et des algorithmes efficaces de définition et construction du réseau opérationnel constituent les points forts de cette thèse

Cette thèse présente un nouveau système d'actionnement à l'échelle nanométrique, basé sur l'intégration de multicouches antiferromagnétiques/ferromagnétiques avec une nano-structure mécanique. Ces multicouches, utilisées dans les mémoires magnétiques, présentent la particularité de maintenir une forte aimantation lorsqu'on en réduit les dimensions. De plus, le sens de l'aimantation de certains empilements peut être modifié grâce à un système thermoélectrique. Ce principe d'actionnement est illustré par deux dispositifs : le premier est un nano-commutateur bistable, qui met à profit les forces dipolaires qui s'exercent entre deux aimants. La bistabilité est atteinte grâce au retournement de l'aimantation d'un des deux empilements magnétiques. Le second système est un nano-résonateur, mis en mouvement par la force de Laplace. Nous détaillons les modèles théoriques développés pour dimensionner ces deux dispositifs. Nous présentons également les empilements technologiques permettant la réalisation de ces nanosystèmes intégrés à très grande échelle sur des plaques de 200 mm. Un des points originaux est l'utilisation d'un procédé de libération basé sur la gravure d'une couche sacrificielle de titane par du XeF2. Nous abordons également la problématique du changement des paramètres matériaux, notamment de la résistivité, lorsque l'on réduit les dimensions. Cela nous permet de donner une estimation de la résistance de contact du nano-commutateur. Enfin, des mesures effectuées en vibrométrie laser par effet Doppler montrent que le système d'actionnement du nano-résonateur est capable de mettre la poutre en résonance, réalisant la preuve de concept de ce type d'actionnement.

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L’objectif de la thèse vise au développement d’architectures moléculaires et supramoléculaires commutables par contrôle rédox. La stratégie proposée repose sur l’exploitation du processus de π-dimérisation subi par les radicaux cations de dérivés du viologène comme force motrice pour la génération électro-induite de mouvements intramoléculaires. Nous décrivons la conception de nouvelles charnières organiques à squelette calixarène permettant d’accéder à des pinces moléculaires. Convenablement fonctionnalisée par des mâchoires de type pyridine-pyridinium, le mouvement de la pince est déclenché par la combinaison d’une activation chimique et électrochimique. Dans un deuxième exemple, nous montrons comment il est possible de verrouiller et déverrouiller les mouvements de la charnière calixarène en utilisant un réseau de liaisons hydrogène intramoléculaires. Nous décrivons également la conception d’une charnière inorganique originale fondée sur un complexe de palladium qui joue le rôle du pivot d’un carrousel moléculaire dont les bras à base de viologène sont mis en rotation sous l’effet d’une réduction électrochimique centrée sur les motifs viologènes. Le contrôle rédox des phénomènes d’auto-association au sein de polymères de coordination dynamiques est également abordé au travers de deux exemples de pinces moléculaires aux mâchoires fonctionnalisées soit par des briques auto-complémentaires, soit par des ligands bidentés. Dans un dernier exemple, un centre métallique palladium est utilisé à la fois comme vecteur de polymérisation et comme charnière pour la π-dimérisation intramoléculaire de ligands ditopiques à base de viologènes. / The aim of the thesis is to develop new concepts in the design of redox-switchable molecular and supramolecular architectures. The strategies which have been implemented rely on the π-dimerization of viologen radical cations as a driving force for the generation of electron-triggered intramolecular movements. Upon studying a series of viologen-appended calixarenes, we have established that bipyridinium radicals can be reversibly -dimerized under the joined effects of chemical (proton transfer) and electrochemical (electron transfer) stimulus. Our investigations also led to the discovery that a bis-pyridinyl appended calixarene intermediate is involved in a fully reversible redox-triggered sigma-dimerization process. We have also established that the ability of a phenol-containing calixarene to dimerize in its two electron reduced state depends on a subtle balance of weak interactions associated with hydrogen bond formation on the lower rim and orbital overlap between -radicals on the upper rim.We also demonstrate that inorganic hinges based on palladium complexes can be used as pivots in viologen-containing π-dimerizable architectures. The redox-controlled self-assemby of dynamic coordination polymers is also addressed through two examples of molecular tweezers, whose arms are functionalized by self-complementary complexing units or by bidentate ligands. In a last example, a palladium metal center is used both as a carrier of polymerization and as a hinge enabling the intramolecular π-dimerization of ditopic viologen-based ligands.

Le travail présenté dans cette thèse constitue une contribution au développement de dispositifs entrant dans le cadre de la génération de fortes puissances électriques pulsées. Le chapitre 1 est consacré à l'étude de thyristors haute tension fonctionnant en transitoires rapides. Les performances de différents types de thyristors sont analysées. Un certain nombre de commutateurs que nous avons réalisés sont présentés ainsi qu'une application relative à un électrofiltre fonctionnant sous alimentation pulsée. Le chapitre 2 analyse le fonctionnement de deux dispositifs amplificateurs de tension : le générateur de Marx et le transformateur d'impulsions. Concernant les générateurs de Marx, on analyse le rôle des éléments parasites qui contribuent à leur bon fonctionnement dans une structure classique utilisant des commutateurs à gaz et l'on propose une modification de cette structure initiale afin d'en améliorer leur déclenchement. Cette étude débouche sur les réalisations de générateurs de Marx à éclateurs à air et de générateurs de Marx à thyristors. Un transformateur d'impulsions haute tension est développé afin de résoudre un problème de reproductibilité de signaux ULB. Enfin, le chapitre 3 présente notre contribution à l'étude du générateur d'onde foudre SUPER DICOM, réalisé par THALES pour le Centre d'Essais Aéronautique de Toulouse (C.E.A.T.). Différents moyens de déclenchement des éclateurs de ce générateur sont testés et comparés. Pour terminer, une étude comparative portant sur les performances des éclateurs à air représentatifs de ceux utilisés pour ce générateur a été menée, sous tensions continue et impulsionnelle et pour deux matériaux : le laiton et le graphite.

Les nano commutateurs magnétiques sont en cours d'étude et ils sont susceptibles d'être présents dans plusieurs domaines d'application comme les interrupteurs d'alimentation, les convertisseurs DC/DC...etc. Compte tenu de leur très petite taille et de leur procédé de fabrication, leurs performances sont sujettes à de grandes dispersions. Partant du besoin de modélisation et d'optimisation avec fiabilité de ces dispositifs, ces travaux de thèse se décomposent en trois axes. Axe modélisation : Développement d'un modèle semi analytique pour calculer la déformation avec l'analyse de contact mécanique. Ce modèle a été introduit pour le couplage magnéto-mécanique dans le logiciel de modélisation de MEMS magnétiques MacMMems. Axe dérivation automatique de code : Développement de JAP (Java Jacobian Automatic Programming) qui est un outil générique de dérivation d'algorithmes. Il a été appliqué pour le nano commutateur et a été introduit dans les outils de dimensionnement développés au G2Elab pour l'analyse de sensibilité, pour l'optimisation exploitant le Jacobien et aussi pour orienter des systèmes d'équations algébro-différentiels. Axe optimisation : Mise en oeuvre du modèle et des outils développés pour faire l'étude de sensibilité et l'optimisation sous contraintes de fiabilité du nano commutateur magnétique.

Le travail présenté dans ce mémoire est dédié à l'élaboration de complexes de ruthénium(II) photo-commutables originaux incorporant le couple photochrome Diméthyldihydropyrène (DHP) / Cyclophanediène (CPD), pour de futurs dispositifs moléculaires optoélectroniques.Dans le but de réaliser des systèmes complexes pouvant reproduire les fonctions d'un circuit logique, une stratégie intéressante repose sur l'association de molécules photo-commutables et de complexes métalliques. Cependant, cette stratégie se confronte à certains obstacles majeurs, généralement associés à la perte des propriétés de commutation des photochromes organiques. En réponse aux précédents résultats confirmant cette tendance, deux nouvelles familles de complexes terpyridiniques de ruthénium(II) à base de DHP ont été synthétisées. Sachant que la présence de fonction pyridinium améliore significativement les propriétés d'isomérisation du cœur DHP, les centres métalliques ont été connectés soit via un lien benzyle pyridinium (Ru-Lpy+tpy) soit via un lien aryle pyridinium (Ru-LZincke). Bien que fonctionnant à plus faible énergie, le complexe Ru-LZincke présente des performances amoindries, en revanche les complexes Ru-Lpy+tpy affichent une préservation notable de leurs propriétés de commutation. Suite à la découverte d'une photo-réactivité originale favorisée par la présence du centre métallique, une famille analogue à base de complexes bipyridiniques de ruthénium(II) (Ru-Lpy+bpy) a été étudiée. Même si les mécanismes ne sont pas complètement rationalisés, les complexes Ru-Lpy+bpy se sont révélés être de remarquables candidats pour la réalisation de photo-commutateurs réversibles quantitativement dans le domaine du visible. / The work of this thesis is devoted to the development of original photo-switchable ruthenium(II) complexes incorporating the photochromic Dimethyldihydropyrene (DHP) / Cyclophanediene (CPD), for future optoelectronic molecular devices.In order to realize complex systems capable of reproducing the functions of a logic circuit, an interesting strategy is based on the association of photo-switchable molecules and metal complexes. However, this strategy is confronted with some major obstacles, generally associated with the loss of the switching properties of organic photochromes. In response to previous results confirming this trend, two new families of DHP-based terpyridine ruthenium(II) complexes have been synthesized. Since the presence of pyridinium function significantly improves the isomerization properties of the DHP core, the metal centers were connected either via a pyridinium benzyl linkage (Ru-Lpy+tpy) or via an aryl pyridinium linkage (Ru-LZincke). Although operating at lower energy, Ru-LZincke complex exhibits lessened performance, whereas Ru-Lpy+tpy complexes exhibit a notable preservation of their switching properties. Following the discovery of an original photo-reactivity favored by the presence of metal center, an analogue family based on ruthenium (II) bipyridine complexes (Ru-Lpy+bpy) was studied. Even if the mechanisms are not completely rationalized, Ru-Lpy+bpy complexes have proved to be remarkable candidates for the realization of quantitatively reversible photo-switches in the visible domain.