Dans les milieux ionisés existe un grand nombre d’espèces chimiques. Beaucoup sont en quantité minoritaire mais jouent pourtant, par leur grande réactivité, un rôle essentiel dans les processus de transformation chimique. Cette étude s’intéresse à la structure et à la dynamique des ions moléculaires, ainsi qu’aux collisions réactives pour des systèmes intervenant dans les atmosphères planétaires et dans le milieu interstellaire, comme les réactions mettant en jeu le monoxyde de carbone. Des modélisations numériques sont nécessaires à la préparation des expériences de fusion thermonucléaire. Enrichis par les résultats expérimentaux, concernant les ions d’hydrocarbures tels que le méthane, ils fournissent une aide pour l'interprétation des phénomènes observés dans les tokamaks. L’identification des réactions physiques à l’origine de la présence de particules dans le plasma est une étape importante afin de comprendre les environnements ionisés. Les systèmes examinés à Louvain-la-Neuve sont donc choisis pour leur intérêt immédiat en astrophysique ou en physique des plasmas. Alors que la connaissance des processus d'ionisation par impact d'électrons d’espèces atomiques ou ioniques simples est bien établie, ce n’est pas encore le cas lorsque la cible primaire est un ion moléculaire. L'existence d'au moins un degré de liberté supplémentaire rend possible la dissociation de l'ion moléculaire initial en plusieurs fragments, une partie de l’énergie potentielle est alors transférée sous forme d’énergie cinétique aux produits. En conséquence, ceux-ci sont généralement distribués dans de larges gammes angulaire et énergétique. L’analyse fine des distributions permet d’étudier les détails de la collision électronique. L’expérience a pour thématique majeure la mesure des sections efficaces absolues en fonction de l’énergie des électrons projectiles incidents, pour des réactions impliquant des espèces ioniques polyatomiques. L’observation des seuils de réaction et de l’énergie cinétique des fragments permet de déterminer la zone de Franck-Condon accessible et les états moléculaires impliqués dans les processus considérés. Les travaux réalisés au laboratoire ont démontré que l'appareillage existant est bien approprié à ce type d’étude. A un niveau plus fondamental, l’examen comparatif minutieux des présentes mesures, des résultats issus d’autres expériences et des prédictions des formalismes semi-empiriques, permet d’améliorer la connaissance des phénomènes collisionnels.

Les intégrales bi-électroniques jouent un rôle essentiel pour déterminer les propriétés électroniques des atomes et des molécules. Les oxydes de cuivre couvrent des domaines très divers et ont des applications extrêmement variés. Nous avons porté notre attention sur une étude de la contribution des intégrales bi-électroniques à la catalyse hétérogène, par une étude théorique de la réactivité sur la surface de cuivre, et en particulier l'oxydation ménagée des alcanes et alcènes sur la surface CuO(001). Ce travail de thèse a porté sur une étude théorique en deux parties principales : La première partie concernant l'étude des intégrales de Coulomb et d'échange effectuée par le logiciel STOP sur une base d'orbitales atomiques de Slater. L'équation de Poisson est résolue dans ce travail pour le potentiel de Coulomb moléculaire. La deuxième partie, est une étude des réactivités chimiques concernant l'oxydation ménagée des alcanes et alcènes sur les surfaces de métal de cuivre Cu(001) ou CuO(001). Cette étude est effectuée à l'aide du logiciel ABINIT DFT sur une base d'onde plane. Les résultats de ce travail ont validé une nouvelle approche des intégrales de Coulomb et d'échange. Ils ont abouti à la mise en évidence des mécanismes réactionnels de la réactivité d'oxydation ménagée sur la surface de cuivre CuO(001), ainsi que des produits sélectifs.

Cette thèse présente les résultats de travaux de recherches menés sur les décharges luminescentes pulsées de néon xénon destinées à être utilisées en remplacement des décharges gaz rares-mercure pour les applications d'enseignes lumineuses publicitaires ou architecturales. Les enseignes lumineuses sont formées par des tubes fluorescents à cathodes froides fonctionnant à haute tension. Ceci les distingue notamment des tubes fluorescents pour l'éclairage général qui fonctionnent avec le même type de mélange mais à basse tension avec des cathodes chaudes préchauffées. Ces recherches ont bénéficié d'un partenariat GREMI-ADEME-Région Centre- Aupem Sefli, et sont motivées par la volonté de proposer une technologie sans mercure, qui est un élément toxique pour l'environnement et qui nécessite la mise en place de filières de récupération et de valorisation lourdes. On s'est attaché à vérifier et préciser certains mécanismes fondamentaux de la décharge. Ces travaux ont aussi permis de dégager des conditions permettant d'optimiser les caractéristiques des enseignes néon-xénon en terme de flux lumineux, d'efficacité énergétique, et de durée de vie. A l'issue de cette thèse, la durée de vie et l'efficacité des tubes fluorescents à cathodes froides basés sur une décharge pulsée de néon xénon les placent entre les lampes à incandescence et les tubes fluorescents au mercure. Des pistes existent pour poursuivre l'amélioration de l'efficacité lumineuse.

A new methodology is proposed to perform nonlinear time domain analysis on three-dimensional reinforced concrete bridge structures subjected to spatially varying seismic ground motions. A stochastic algorithm is implemented to generate unique and correlated time history records under each bridge support to model the spatial variability effects of seismic wave components traveling in the longitudinal and transverse direction of the bridge. Three-dimensional finite element models of highway bridges with variable geometry are considered where the nonlinear response is concentrated at bidirectional plastic hinges located at the pier end zones. The ductility demand at each pier is determined from the bidirectional rotations occurring at the plastic hinges during the seismic response evaluation of the bridge models. Variability of the soil characteristics along the length of the bridge is addressed by enforcing soil response spectrum compatibility of the generated time history records and of the dynamic stiffness properties of the spring sets modeling soil rigidity at the soil-foundation interface at each support location. The results on pier ductility demand values show that their magnitude depends on the type of soil under the pier supports, the pier location and the overall length and geometry of the bridge structure. Maximum ductility demand values were found to occur in piers supported on soft soils and located around the mid span of long multi-span bridges. The results also show that pier ductility demand values in the transverse direction of the bridge can be significantly different than the values in the longitudinal direction and in some instances, the maximum value occurs in the transverse direction. Moreover, results also show that ignoring the effects of spatial variability of the seismic excitation, the pier ductility demand can be severely underestimated. Finally, results show that increasing the vertical acceleration component in the seismic wave will generate an increase in the pier axial loads, which will reduce the ductility range of the pier plastic zones. As result, even though the increase in pier ductility demand associated with the increase in the vertical acceleration component was found to be relatively small, the number piers exhibiting significant structural damage increased.

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Cette thèse porte sur l'étude des ondes de spin dans des puits quantiques CdMnTe dopés n, par rotation Kerr résolue en temps (TRKR) et par mélange à quatre ondes (FWM). Nous avons étudié trois échantillons de haute mobilité et de caractéristiques différentes.La technique TRKR donne accès uniquement aux excitations de vecteur d'onde nul, dans notre cas l'onde spin-flip en q=0. Nous avons étudié l'anticroisement qui apparait entre l'onde spin-flip et l'excitation spin-flip des ions manganèse. Nous avons étudié la variation du gap, et donc de l'énergie de couplage, entre ces modes en fonction de la puissance d'excitation et du champ magnétique. En particulier nous avons étendu les mesures des modes mixtes à plus basse concentration en Mn (jusqu'à 0.07%) et contrairement à ce qui était attendu, nous avons trouvé que le régime de couplage fort persiste à cette concentration.Nous nous sommes ensuite intéressés à la détermination de la polarisation en spin ζ du gaz d'électrons bidimensionnel, qui peut être déduite de l'énergie de couplage entre les modes mixtes. Nous avons trouvé que la polarisation mesurée par cette méthode excède la polarisation théorique calculée en prenant en compte le renforcement de la susceptibilité par les effets à N corps. Nous avons également mesuré les temps de relaxation des électrons confinés dans le puits quantique, et nous avons montré l'influence de l'échauffement de l'échantillon par le laser sur le temps de relaxation de spin des électrons.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons étudié par FWM l'amortissement et la dispersion des ondes de spin de vecteur d'onde non nul pour l'un de nos échantillons. Nous avons démontré qu'on peut effectivement générer les ondes de spin en excitation femtoseconde, et les détecter en FWM. Nous avons trouvé que leur dispersion est plus faible que celle observée dans les expériences de Raman. Cette faible dispersion pourrait être imputable à la forte densité d'excitation utilisée dans les expériences de FWM (typiquement trois à quatre ordres de grandeur supérieurs à celle du Raman), et/ou au fait que deux ondes de vecteur d'ondes q et -q, ayant des dispersions différentes, sont sondées simultanément en FWM.

Elektroninio sužadinimo evoliucija šviesai jautriose molekulėse yra reiškinys, kuriuo remiantis įmanoma nagrinėti daugelį natūralių ir dirbtinių procesų: augalų ir bakterijų fotosintezę, regos mechanizmą, optomechaninių bei optoelektroninių prietaisų (pavyzdžiui, organinių šviestukų) veikimą. Teoriškai šis reiškinys modeliuojamas sprendžiant laikinę Šriodingerio lygtį. Deja, toks sprendimas realiems, praktiškai panaudojamiems junginiams šiandien yra per sudėtingas uždavinys, todėl jį tenka keisti supaprastinant nagrinėjamų junginių modelius arba sprendimo metodiką. Šioje disertacijoje aprašomų tyrimų tikslas buvo elektroninės struktūros skaičiavimų metodais (t. y. sprendžiant paprastesnę nuostoviąją Šriodingerio lygtį) ištirti elektroninio sužadinimo sukeltus procesus fotoaktyviose molekulėse ir sudaryti sužadinimo relaksaciją apibūdinančius potencinės energijos paviršių modelius. Parodoma, jog ta pačia metodika atliekamų tyrimų rezultatai paaiškina įvairiuose junginiuose vykstančius reiškinius: bakteriorodopsino baltymo funkcinės grupės vykdomą protono pernašą poliniame tirpiklyje, indolo-benzoksazino junginio optomechaninį ciklą, našią fosforescenciją organiniame silicio polimere bei šviestukams naudojamo metaloorganinio komplekso su prijungtomis krūvininkų pernašos grupėmis ypatybes. / Evolution of the electronic excitation is a general process that can be used to explain many natural and artificial phenomena, such as photosynthesis in plants and bacteria, biological mechanism of vision, and operating principles of optomechanical and optoelectronic devices. This process is theoretically modeled by solving the time-dependent Schroedinger equation. However, such treatment is too computationally expensive to be used for practical molecular systems. Therefore, either models of the structure of the systems or the solving procedure itself must be simplified to get the desired results. The main goal of the research presented in this dissertation was to study processes caused by the electronic excitation in photoactive molecules using computational methods of electronic structure (i. e. solving the simpler time-independent Schroedinger equation) and to construct the potential energy surface models describing the energy relaxation in the investigated molecules. It is shown that the results of different investigations performed using the same procedure provide explanations of different phenomena in various compounds, such as: proton transfer in polar solvent, performed by a functional group of the bacteriorhodopsin protein; optomechanical cycle of the indolo-benzoxazine compound; efficient phosphorescence of the silicon-based organic polymer; and optical properties of organometallic emitter compound with additional charge-carrier groups.

Evolution of the electronic excitation is a general process that can be used to explain many natural and artificial phenomena, such as photosynthesis in plants and bacteria, biological mechanism of vision, and operating principles of optomechanical and optoelectronic devices. This process is theoretically modeled by solving the time-dependent Schroedinger equation. However, such treatment is too computationally expensive to be used for practical molecular systems. Therefore, either models of the structure of the systems or the solving procedure itself must be simplified to get the desired results. The main goal of the research presented in this dissertation was to study processes caused by the electronic excitation in photoactive molecules using computational methods of electronic structure (i. e. solving the simpler time-independent Schroedinger equation) and to construct the potential energy surface models describing the energy relaxation in the investigated molecules. It is shown that the results of different investigations performed using the same procedure provide explanations of different phenomena in various compounds, such as: proton transfer in polar solvent, performed by a functional group of the bacteriorhodopsin protein; optomechanical cycle of the indolo-benzoxazine compound; efficient phosphorescence of the silicon-based organic polymer; and optical properties of organometallic emitter compound with additional charge-carrier groups. / Elektroninio sužadinimo evoliucija šviesai jautriose molekulėse yra reiškinys, kuriuo remiantis įmanoma nagrinėti daugelį natūralių ir dirbtinių procesų: augalų ir bakterijų fotosintezę, regos mechanizmą, optomechaninių bei optoelektroninių prietaisų (pavyzdžiui, organinių šviestukų) veikimą. Teoriškai šis reiškinys modeliuojamas sprendžiant laikinę Šriodingerio lygtį. Deja, toks sprendimas realiems, praktiškai panaudojamiems junginiams šiandien yra per sudėtingas uždavinys, todėl jį tenka keisti supaprastinant nagrinėjamų junginių modelius arba sprendimo metodiką. Šioje disertacijoje aprašomų tyrimų tikslas buvo elektroninės struktūros skaičiavimų metodais (t. y. sprendžiant paprastesnę nuostoviąją Šriodingerio lygtį) ištirti elektroninio sužadinimo sukeltus procesus fotoaktyviose molekulėse ir sudaryti sužadinimo relaksaciją apibūdinančius potencinės energijos paviršių modelius. Parodoma, jog ta pačia metodika atliekamų tyrimų rezultatai paaiškina įvairiuose junginiuose vykstančius reiškinius: bakteriorodopsino baltymo funkcinės grupės vykdomą protono pernašą poliniame tirpiklyje, indolo-benzoksazino junginio optomechaninį ciklą, našią fosforescenciją organiniame silicio polimere bei šviestukams naudojamo metaloorganinio komplekso su prijungtomis krūvininkų pernašos grupėmis ypatybes.