Nous avons déterminé par diffusion de rayons X le potentiel d’interaction entre deux bicouches, une première adsorbée sur un substrat solide et une deuxième flottant à proximité. Nous montrons que les interactions dans ces systèmes fortement hydratés sont deux ordres de grandeur plus faibles que dans les travaux précédents menés sur des phases multilamellaires. Cette caractéristique est attribuée à la répulsion électrostatique due à la faible fraction de lipides ionisés. Nous avons de plus accès aux potentiels de répulsion entropique, et testons les différents modèles théoriques existants.Les effets d’un champ électrique sur les membranes ont également été étudiés. Nous montrons que le champ induit une tension négative et une rigidité positive, et mène à la déstabilisation d’une bicouche supportée sous certaines conditions.Finalement, nous mesurons les propriétés de membranes chargées par diffusion de rayons X, nous permettant d’accéder aux limites de la théorie de Poisson-Boltzmann. / We have determined by grazing incidence X-ray scattering the interaction potential between two lipid bilayers, one adsorbed on a solid surface and the other floating close by. We find that interactions in this highly hydrated system are two orders of magnitude softer than in previously reported work on multilayer stacks. This is attributed to the weak electrostatic repulsion due to the small fraction of ionized lipids in defectless supported bilayers. We also access the entropic repulsion potentials, allowing us to discriminate between the different existing models.The effects of an electric field on the properties of membranes have also been studied. We show that the field induces a negative tension and an increase of the rigidity. We also show that it is possible to destabilize a supported bilayer by an electric field under certain conditions.Finally, we measure the properties of charged membranes using X-ray scattering, giving access to the limits of the Poisson-Boltzmann theory.

A forte polarisation (V >1V), une jonction tunnel planaire peut émettre de la lumière dans le domaine optique à des fréquences f<eV/h ~ 10¹⁴Hz. Cette émission résulte du rayonnement de plasmons-polariton de surface, générés par le bruit de grenaille dans la jonction. La densité spectrale de rayonnement dP/df est alors directement reliée à la densité spectrale des fluctuations du courant SII via une simple impédance de rayonnement: dP/df = R × SII. De la même manière, la densité spectrale de rayonnement du corps noir est reliée aux fluctuations thermiques du courant dans un conducteur ohmique via le théorème fluctuation-dissipation (TFD). Il semble alors naturel de décrire le rayonnement d'une jonction tunnel par la relation fluctuation-dissipation, dérivée par Scalapino et Rogovin [Annals of Physics 1974], généralisant le TFD aux conducteurs hors équilibre (V≠0). Nous avons étudié cette relation dans un régime où la jonction tunnel est fortement hors équilibre, lorsque eV ~1eV est de l'ordre de la hauteur de la barrière tunnel. La RFD est vérifiée à fréquence nulle (MHz), mais est violée de manière flagrante à fréquence finie (10¹⁴Hz). Nous attribuons cette violation à la non linéarité intrinsèque de la jonction. Nous dérivons une nouvelle expression pour la puissance émise, à partir de l'approche quantique de Landaueur-Büttiker du transport électronique. L'émission est alors interprétée en terme de recombinaison électron-trou dans les électrodes et rend compte d'une accumulation de charges dans la barrière. L'efficacité du couplage électron-photon est évaluée quantitativement via l'impédance de rayonnement de la jonction. Ce travail de thèse s'adresse à deux communautés, celle de la physique mésoscopique étudiant les mécanismes du transport électronique, et celle des opticiens voulant comprendre et optimiser l'émission de lumière dans ces systèmes. / In a strongly voltaged biased tunnel junction, optical photon emission occurs at frequencies below the threshold f<eV/h ~ 10¹⁴Hz, mediated by the shot-noise-generated surface plasmon-polaritons. The spectral power density dP/df depends only on the current fluctuation spectral density SII and a radiation impedance: dP/df = R × SII . This expression is analogous to the relation between the power spectral density of a black body and thermal current fluctuations in a ohmic conductor, via the fluctuation-dissipation theorem (FDT). Therefore, it seems natural that the optical power emitted by a tunnel junction be given by the fluctuation-dissipation relation (FDR) derived by Scalapino and Rogovin [Annals of Physics 1974], which extends the FDT to out-of-equilibrium conductors (V≠0). When the junction is far-from-equilibrium, i.e. when eV ~1eV is of the order of magnitude of the tunnel barrier height, our experiments show that the FDR holds at zero frequency (MHz), but breaks down at finite frequency (10¹⁴Hz). We attribute the discrepancy between the FDR and our measurements to the junction's intrinsic current-voltage non-linearity. We derive a new expression for emitted optical power, based on the Landauer-Büttiker formalism for quantum electronic transport. Light emission from the junction can then be interpreted as due to electron-hole recombination processes in the electrodes. This expression also account for charge accumulation in the tunnel barrier. The resulting estimate of the junction's radiation impedance is a measure of the electron-photon coupling e_ciency in our device. This work should be of interest to both mesoscopic physicists studying electronic transport mechanisms, and those of optics community studying light emission in microstructures.

Nous considérons trois paires de modèles (GBM, ARCH. retour à la moyenne) pour vérifier la présence de sauts dans les prix spot du Brent Montréal. Les sauts correspondent à la présence d'information non-anticipée. Comme la statistique du quotient de vraisemblance pertinente suit - sous l'hypothèse nulle - une distribution asymptotique non-standard, nous utilisons la méthode des tests de Monte-Carlo pour obtenir des seuils de signification marginaux (valeurs-p) valides. Nous étudions par la suite la capacité à prévoir de ces différents modèles. Vu la complexité des processus de sauts, nous calculons les erreurs quadratiques moyennes (EQM) de prévision à l'aide de simulations. Les trois modèles, lorsque les sauts sont pris en considération, ne présentent pas de différences visibles quant à leur capacité à prévoir à court terme. Toutefois, dans l'ensemble, les tests LR révèlent des sauts statistiquement significatifs. Les résultats de ces tests sont fondamentaux pour analyser le prix du pétrole.

That certain iron and nickel alloys exhibit an anomalously low thermal expansion of a wide temperature range has been observed since late 1800s, and this effect is known as the Invar effect. Since then, many theories have been proposed to explain the phenomenon. While it is generally agreed that the effect is related to magnetism, a full explanation of the effect has yet to be found. One recent theory connected the effect to spin-flips in the iron atoms' magnetic moment and that the probability for a spin-flip to occur depends on the atom's local chemical environment. The aim of this thesis is to perform a theoreticalinvestigation into the magneticenergy landscapes for atomic magnetic moments in different local chemical environments in disordered Fe64Ni36 alloys, and the change in pressure upon populating different parts of the magnetic energy landscape. Constrained calculations are performed to obtain the energy landscapes for both iron and nickel atoms in ferromagnetic Fe64Ni64. The calculated nickel atoms all show one global minimum between 0.64 to 0.72μB. The calculated iron atoms all exhibit two local minima: one where the magnetic moment's direction is the same as the ferromagnetic background's direction and has a size between 2 to 3μB, one where the magnetic moment is flipped and has a reversed direction in regards to the ferromagnetic background with a size between -2.5 to -1.9μB. A weak trend is seen for the energy difference between the two local minima: for iron-atoms with iron-rich local environments the energy difference is smaller than for iron-atoms with nickel-rich local environments. The energy landscapes for a moment rotated with respect to the background show that it is energetically favored to rotate the moment from the spin-up local minimum to the spin-flipped local minimum, rather than shrink in size and then increase in size in the opposite direction. This indicates that the negative local minimum might not be a local minimum, but further calculations are needed to determine if the spin-flipped state is a local minimum or just a saddle point in the complete size-and angle magnetic energy landscape. It is observed that the pressure varies little for different magnetic moment sizes for a nickel atom, but shows a larger variation for different magnetic moment sizes for an iron atom. The pressure difference between the magnetic local minima is about 6-9 kbar, and from thermodynamical simulations a small, nonlinear, decline in pressure with increased temperature is observed.

ITC/USA 2008 Conference Proceedings / The Forty-Fourth Annual International Telemetering Conference and Technical Exhibition / October 27-30, 2008 / Town and Country Resort & Convention Center, San Diego, California / We design irregular Low-Density Parity-Check (LDPC) codes for free-space optical (FSO) channels for different transmitter-receiver link distances and analyze the error performance for different atmospheric conditions. The design considers atmospheric absorption, laser beam divergence, and random intensity fluctuations due to atmospheric turbulence. It is found that, for the same transmit power, a system using the designed codes works over much longer link distances than a system that employs regular LDPC codes. Our analysis is particularly useful for portable optical transceivers and mobile links.

L'influence d'un cisaillement sur les premiers stades et la cinétique de cristallisation isotherme d'un polypropylène isotactique est étudiée expérimentalement. Dans la gamme de taux de cisaillement où les morphologies restent sphérolitiques, le taux et la durée du cisaillement, ainsi que l'instant d'application varient séparément. Des techniques rhéooptiques permettent de suivre la cristallisation, qui se produit dans des conditions thermomécaniques contrôlées. Au-delà d'un taux et d'un temps de cisaillement critique, la cinétique de cristallisation est augmentée. La cinétique n'est en revanche pas affectée par une modification de l'instant d'application, seuls la durée et surtout le taux du cisaillement subis par le matériau comptent. L'influence des paramètres de l'écoulement est reliée aux mesures d'orientation globale des chaînes. Les premiers stades de la cristallisation sont étudiés par diffusion de la lumière aux petits angles, qui détecte des variations dans les fluctuations de polarisabilité. Les fluctuations de densité sont toujours détectées avant les fluctuations d'orientation et sont couplées au cisaillement appliqué. Les expériences permettent de comparer l'influence de la température et du cisaillement sur la cinétique et l'amplitude des fluctuations de densité. L'évolution de ces fluctuations de densité est ensuite comparée aux étapes de germination et croissance suivies par microscopie optique.

Le point principal de cette étude est l'existence du moment cinétique de Casimir d'un point de vue microscopique, montrée à l'aide d'un modèle comprenant un oscillateur harmonique soumis à des champs électrique et magnétique externes, croisés, homogènes de façon à obtenir les propriétés d'un milieu bi-anisotrope, en interaction avec les fluctuations quantiques du vide. Nous avons donné un ordre de grandeur de la vitesse de l'oscillateur attendue pour des conditions expérimentales raisonnables. Nous trouvons une contribution classique due aux champs externes de l'ordre de 0,1 micromètre par seconde et une contribution quantique attribuée aux fluctuations du vide de l'ordre de 2 nanomètre par seconde. Dans le cas d'un atome d'hydrogène en mouvement, où la bi-anisotropie est due à l'effet Fizeau, nous trouvons que l'effet du couplage avec le vide donne une correction de masse en accord avec le principe d'équivalence masse-énergie d'Einstein, à température nulle ou non-nulle. Dans le cas de deux atomes en mouvement dans le vide, nous donnons la marche à suivre dans le but de montrer que l'énergie de Casimir entre les deux atomes, c'est-à-dire liée aux forces de Van der Waals, participe de la même façon à la masse inertielle de l'ensemble. Cette approche confirme que le moment de Casimir n'est pas exclu voire même réclamé par les principes de la relativité restreinte. Nous nous sommes intéressés au cas de l'énergie Casimir d'une boule diélectrique diluée. Un calcul numérique de l'énergie associée aux forces de Van der Waals, dont l'équivalence avec l'énergie de Casimir a été montrée par ailleurs, nous a permis de déterminer l'énergie totale de la boule en fonction de son rayon. Nous déterminons les termes associés à la chaleur latente et à la tension de surface. Nous trouvons ensuite un terme variant de façon linéaire avec le rayon, en désaccord avec les méthodes de renormalisation utilisées avec une description continue. Ce désaccord est expliqué par la description continue de la matière où les interactions à courte distance sont surévaluées et conduisent à des termes divergents non considérés par la renormalisation.

Les oscillations dans le plasma d'un propulseur à effet Hall sont susceptibles de provoquer le transport anormal à travers des lignes du champ magnétique. La théorie cinétique linéaire montre qu'en particulier certaines oscillations, de fréquence de l'ordre du mégahertz et de longueur d'onde millimétrique, peuvent jouer un rôle important dans le transport anormal. Les échelles caractéristiques de ces fluctuations ne sont pas détectables par des outils standards comme les sondes. Ce travail décrit pour la première fois l'utilisation d'un diagnostic de diffusion collective (PRAXIS) conçu pour l'étude du plasma du propulseur, qui a mené à l'identification des modes instables dans le plasma. Deux modes hautes fréquences ont été identifiés, se propageant dans les directions azimutale et axiale, avec des longueurs d'onde millimétriques et des fréquences de l'ordre du mégahertz. Les directions de propagation et les ouvertures angulaires de ces modes ont été déterminées. Le mode azimutal, identifié dans la théorie comme agent principal du transport, possède des composantes anti-parallèles au champ magnétique et parallèles au champ électrique et se propage dans une ouverture angulaire très restreinte. Le mode axial montre des caractéristiques liées à la vitesse et la divergence du faisceau d'ions. Le niveau de fluctuation de la densité est associé à une grande amplitude du champ électrique fluctuant. Les résultats des expériences sont en accord avec les prévisions théoriques et apportent de nouvelles informations, permettant ainsi d'améliorer et de développer des modèles pour les deux modes.

A renormalization analysis is presented for a generalized Harper equation (1 + α cos(2π(ω(i + 1/2) + φ)))ψi+1 + (1 + α cos(2π(ω(i − 1/2) + φ)))ψi−1 +2λ cos(2π(iω + φ))ψi = Eψi. (0.1) For values of the parameter ω having periodic continued-fraction expansion, we construct the periodic orbits of the renormalization strange sets in function space that govern the wave function fluctuations of the solutions of the generalized Harper equation in the strong-coupling limit λ→∞. For values of ω with non-periodic continued fraction expansions, we make some conjectures based on work of Mestel and Osbaldestin on the likely structure of the renormalization strange set.

Cette étude s'intéresse aux risques associés à la formation d'une ATmosphère EXplosive (ATEX) née d'une fuite d'hydrogène et de sa dispersion dans l'air ambiant. La fuite a été modélisée par un jet turbulent à densité variable libre, impactant sur une sphère de diamètre 20mm ou sur une plaque plane. Dans un premier temps, les champs de vitesses et de concentration ont été obtenus expérimentalement en proche sortie grâce à des mesures de Vélocimétrie par Images de Particules (PIV) et de Fluorescence Induite par Plan Laser sur l'acétone (PLIF). La turbulence et le mélange ont été caractérisés pour le cas d'un jet libre ou en présence d'un obstacle. A partir de ces mesures, la structure générale de l'écoulement a été étudiée à partir des champs moyens et fluctuants par comparaison avec les données de la bibliographie. Puis, les données issues des fluctuations ont été analysées statistiquement par l'étude des fonctions de densité de probabilité du scalaire. Ces travaux se sont poursuivis avec la mise en relation des résultats expérimentaux avec ceux obtenues par des simulations numériques DNS (Direct Numerical Simulation) utilisant la méthode Boltzmann sur Réseau (LBM) d'un scalaire passif dans un jet d'air. Cette étude a permis de recueillir et d'analyser des données supplémentaires sur le mélange d'un jet à masse volumique variable libre ou impactant. Ces données sont directement applicables à la maitrise des risques liés aux fuites d'hydrogène. / This study examines the risks associated with the formation of an explosive atmosphere from a hydrogen leak and its dispersion into the air. We considered the leak as a turbulent jet with density variable, free and impinging a $20,mm$ diameter sphere or a flat plate. Firstly, velocity and scalar fields have been measured experimentally in the near field through Particle Image Velocimetry (PIV) and acetone Planar Laser Induced Fluorescence (LIF). Turbulence and mixing have been defined in the case of free jet and impinging jet. From this measurements, the flow structure has been presented from the mean and fluctuating flow measurements by comparison with literature data. Next, the fluctuation scalar fields are studied with the probability density function method. Finally, a comparison has been conducted between the experiments and direct numerical simulation (DNS) of turbulence based on the lattice Boltzmann method (LBM) for passive scalar in air jet. This study is gathering and analyzing data on the mixing of jet with density variable, free and impinging jet. Such data is directly useful to identify and control risks incurred due to hydrogen leak.