Este trabalho apresenta o desenvolvimento de novas instrumentações baseadas em efeitos fototérmicos para o estudo de interfaces sólido-líquido e líquido-gás, incluindo no último caso o efeito de surfactantes. O trabalho está dividido em capítulos, cada um enfocando o desenvolvimento e/ou aplicação de uma nova técnica. O Capítulo I apresenta uma introdução aos fenômenos fototérmicos e desecreve a construção de instrumentos clássicos de Lente Térmica (LT) nas configurações de simples e duplo feixe. Interfaces sólido-líquido foram estudadas nos capítulos II-IV usando variações da instrumentação clássica de LT. Um novo sinal fototérmico foi caracterizado, indicando a formação de uma lente térmica invertida na interface. Experimentos de varredura-z na configuração por reflexão foram usados para determinar a mudança no índice de refração da interface próximo ao ângulo crítico, e uma metodologia similar foi utilizada para a medida da difusividade térmica de amostras opacas. Nos capítulos V-VII, a deformação de superfícies líquidas foi estudada pelo efeito Marangoni induzido por laser e pela geração de ondas capilares. A transferência de calor pela interface líquido-gás foi monitorada por Deflexão Fototérmica Transversal. Em todos os casos, a influência de surfactantes foi estudada pela formação de uma monocamada na superfície dos líquidos. Observou-se que uma pequena quantidade de surfactante é capaz de cessar a movimentação de líquidos induzida por gradientes de tensão superficial e aumentar significativamente a transferência de calor pela interface. Os resultados indicam uma correlação entre as transições de fase das monocamadas e a atenuação da deformação superficial bem como o aumento na transferência de calor. Finalmente, o capítulo VIII apresenta uma coleção de trabalhos que derivaram dos estudos relacionados com as instrumentações desenvolvidas. / This work presents the development of new instrumentations based on photothermal phenomena to study solid-liquid and liquid-gas interfaces, including in the latter the effect of surfactants. The work is divided into chapters, each one focusing on the development and/or application of a new technique. Chapter I presents an introduction to photothermal phenomena and describes the construction of classical Thermal Lens (TL) instruments in the single and double-beam configurations. Solid-liquid interfaces were studied in chapters II-IV using variations of the classical TL instrumentation. A new photothermal signal was characterized, indicating the formation of an inverted thermal lens at the interface. Z-scan experiments in the reflection configuration were used to determine the change in the refractive index of an interface close to the critical angle, and a similar methodolody was used to measure the thermal diffusivity of opaque samples. In Chapters V-VII, the deformation of liquid surfaces was studied by laser-induced Marangoni effect and the generation of capillary waves. Heat transfer through the liquid-gas interface was monitored by Transverse Photothermal Deflection. In all cases, the influence of surfactants was studied by forming a monolayer on the surface of the liquids. It was observed that a tiny amount of surfactants was able to cease the motion of liquid induced by surface tension gradients and to increase significantly the heat transfer through the interface. The results indicate a correlation between phase transitions of the monolayers and the attenuation of the surface deformation as well as the increase in the heat transfer. Finally, chapter VIII is a collection of other works that derived from the studies related to the instrumentations developed.

Neste trabalho, a técnica de Lente Térmica (LT) foi usada para determinar o valor absoluto da difusividade térmica (D), da condutividade térmica (K) e do coeficiente de temperatura do caminho óptico (ds/tD) de vidros fluoretos dopados com cobalto e neodímio, calcogenetos, calcohaletos (mistura de calcogenetos com haletos), aluminate de cálcio e de um cristal fluoreto. Estas medidas foram efetuadas na temperatura ambiente e próxima de Tg para algumas amostras. Para o vidro ZBLAN, realizamos experimentos de LT da temperatura ambiente até ~ 330°C, observando um grande decréscimo de D na região de transição do vidro (Tg ~ 290°C). Nós também aplicamos a técnica de LT para determinar a eficiência quântica fluorescente do ZBLAN dopado com Nd+3. A utilidade desta técnica para determinar as propriedades termo-ópticas dos materiais transparentes em função da temperatura foi demonstrado. / In this work the Thermal Lens (TL) technique was used to determine the absolute values of the thermal diffusivity (D), thermal conductivity (K) and temperature coefficient of the optical path length (ds/dT) of fluoride, chalcogenide, chalcohalide (chalcogenides and halides mixture) and calcium aluminate glass and of a fluoride cristal. These measurements were developed at ambient temperature and near Tg for some samples. For the ZBLAN glass, we performed the TL experiment from ambient to ~ 330°C, observing na abrupt decrease on D close to the glass transition temperature (Tg ~ 290°C). We also applied the TL technique to determine the fluorescence quantum efficiency of Nd+3 doped ZBLAN. The usefulness of this technique to determine thermo-optical properties of transparent materials as a function of the temperature was demonstrated.

A aterosclerose, doença sistêmica caracterizada pelo acúmulo de lipídios e elementos fibrosos nas artérias, é uma das principais causas de morte em diversos países. Partículas de lipoproteínas de baixa densidade (LDL) oxidadas estão presentes nas lesões aterogênicas, evidenciando a correlação entre estas partículas e a doença aterosclerótica. Este trabalho apresenta estudos de caracterização óptica e estrutural de lipoproteínas humanas nativas e oxidadas in vitro. As caracterizações foram realizadas por meio de diversas técnicas, sendo as principais a Varredura-Z e o espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS) . Nos estudos de caracterização óptica verificou-se que a resposta não-linear das amostras de LDL está relacionada tanto com o seu conteúdo de antioxidantes, quanto com sua concentração de hidroperóxidos. Com relação à caracterização estrutural, foi proposto um novo método de análise para os dados de SAXS. Neste método, que mostrou-se mais adequando frente àqueles existentes na literatura, a curva de contraste de densidade eletrônica é obtida diretamente da curva de intensidade de espalhamento. Por meio das análises realizadas concluímos que as partículas de LDL apresentam pequenas alterações estruturais apenas quando comparamos a amostra nativa com aquela oxidada por 18 horas. São apresentados ainda alguns resultados exploratórios obtidos, tanto na caracterização óptica quanto na estrutural, para as lipoproteínas de alta densidade (HDL), que apontam para uma maior resistência deste tipo de lipoproteína ao processo oxidação. Por fim, é possível afirmar que a técnica de Varredura-Z é sensível a mudanças que ocorrem no início do processo oxidativo das lipoproteínas, enquanto a técnica de SAXS é sensível a mudanças em estágios mais avançados do mesmo processo. / Atherosclerosis, which is a systemic disease characterized by the accumulation of lipids and fibrous elements in the arteries, is a major cause of death in many countries. Particles of oxidized low density lipoproteins (LDL) are present in atherogenic lesions, showing the correlation between these particles and atherosclerosis. This thesis presents studies of structural and optical characterization of native and in vitro oxidized human lipoproteins. Characterizations were carried out by means of various techniques, the main ones being Z-scan (ZS) and small angle X-ray scattering (SAXS). In the optical characterization studies it was found that the non-linear response of LDL samples is associated with their antioxidant contents and with their concentration of hydroperoxides. With respect to the structural characterization, we propose a new method of analysis for the SAXS data. In this method, which is more suitable than those existing in the literature, the electron density curve is obtained directly from the scattering intensity curve. Through these analyses we conclude that LDL particles exhibit only small structural changes when native LDL sample is compared to the $18$ hours oxidized one. We also present preliminary results, both in structure and in optical characterization, for the high density lipoprotein (HDL), which presents a greater resistance (comparing to LDL) to the oxidation process. Finally, it is possible to say that the ZS technique is sensitive to changes that occur in early stages of the lipoprotein\'s oxidative process, while the SAXS technique is sensitive to changes in the later stages of the same process.

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As técnicas de lente térmica (LT) e \"Z-scan\" foram usadas para estudar as propriedades termo-óticas (difusividade térmica, condutividade térmica, taxa de variação do caminho ótico em função da temperatura e eficiência quântica de fluorescência) e não-lineares (partes real e imaginária do índice de refração não-linear, diferença de polarizabilidade e da seção de choque de absorção entre os estados excitado e fundamental, respectivamente) de sólidos dopados com Neodímio e Cromo. Uma nova extensão da técnica de LT foi proposta para determinar a eficiência quântica de fluorescência sem necessitar de amostra referência, como é feito na maioria dos métodos fototérmicos. Além disso, ambas técnicas foram usadas como espectroscopia, ou seja, a LT foi usada para estudar a forma de linha do calor gerado no material quando a excitação é feita próximo da banda de absorção do material, possibilitando assim a determinação da eficiência de transferência entre a matriz e o íon dopante, e a técnica \"Z-scan\" foi adaptada para medir a forma de linha do índice de refração não-linear próximo das linhas de emissão laser nos cristais dopados com Cromo. / The Thermal Lens (TL) and Z-scan technique were used to study the thermo-optical (thermal diffusivity, thermal conductivity, temperature coefficient of the optical path length change and fluorescence quantum efficiency) and nonlinear optical (parts real and imaginary of the refractive index, polarizability difference and absorption cross section between the excited and ground states, respectively) properties of Neodymium and Chromium doped solids. A new extension of the TL technique was proposed to determine the fluorescence quantum efficiency without measuring a reference sample, as done by any photothermal method Moreover, both techniques were used as an spectroscopy one, i. e., the TL was used to study the line shape of the heat created in material when the excitation is done near at the host absorption band, allowing the determination of the energy transfer efficiency between the host and the dopant ion, and the 2-scan technique was adapted to measure the line shape of the nonlinear refractive index near the laser lines in Chromium doped crystals.

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.

L'étude stratigraphique et tectonique du Vercors sud est l'objet de cette thèse.

De nombreux laboratoires travaillent à la mise au point de mémoires quantiques, élément clef des systèmes d'information quantique de l'avenir. Les mémoires quantiques pour la lumière devraient en particulier jouer un rôle important dans les réseaux de télécommunications quantiques à grande distance. Constituée d'un ensemble d'atomes sur lequel on transpose l'état du signal lumineux, la mémoire doit être capable de sauvegarder cet état pendant un temps suffisamment long, puis de le restituer avec efficacité et fidélité. A ce jour, l'effort a surtout porté sur des protocoles liés à la Transparence Induite Electromagnétiquement (EIT), mis en oeuvre dans des nuages d'atomes refroidis par laser. Mon travail porte sur un système alternatif, les ions de terres rares en matrice cristalline (TRMC). Ces matériaux offrent une immobilité plus grande que les atomes froids. Par ailleurs, la durée de vie des états de superposition quantique, porteur de l'information stockée, y est très longue à basse température. L'élargissement inhomogène des transitions optiques distingue cependant nettement les TRMC des atomes refroidis par laser. Tirant parti de cette caractéristique, je propose un protocole de stockage original que j'explore sur le plan théorique et expérimental.

Dans cette thèse, nous étudions quelques propriétés dynamiques des solutions de type soliton de quelques équations dispersives nonlinéaires généralisées. La première partie de ce travail est consacrée à l'étude de l'existence, de l'unicité et du comportement global de solitons pour des équations de KdV généralisées, à variation lente. On donnera une description détaillée de la dynamique pour tout temps et on montrera la non-existence de solitons purs, ce qui est une très grande différence avec l'équation gKdV standard. Dans une deuxième partie, on étudiera le cas de l'équation de Schrödinger nonlinéaire. Pour cette équation, nous allons améliorer tous les résultats précédents en donnant une description précise pour tout temps de la dynamique du soliton dans le régime à variation lente. En plus, sous des hypothèses générales, on montrera ce résultat dans le cas 2-D. Finalement, on considère le problème de collision de deux solitons pour l'équation de KdV généralisée. Complétant les résultats récents de Martel et Merle, concernant le cas quartique, nous montrons que la seule possibilité d'avoir une collision de type élastique est donnée par les cas intégrables. La preuve de tous ces résultats sont des développements et des améliorations de la théorie de Martel et Merle pour la collision de deux solitons des équations gKdV sous différents régimes asymptotiques.

Cette thèse est une étude expérimentale des transitions vitreuses de dispersions de nanoparticules magnétiques chargées (ferrofluides). - La transition vitreuse colloïdale, observée à forte concentration, conduit à un solide amorphe hors de l'équilibre thermodynamique. Les particules chargées sont alors en forte interaction, dans un potentiel dominé par les répulsions électrostatiques. Grâce aux propriétés originales des ferrofluides, nous considérons tous les degrés de liberté structuraux des particules. Ceux de position sont sondés par des mesures statiques et dynamiques de diffusion de rayonnement (rayons X et neutrons). Une dynamique vitreuse (non diffusive, vieillissante et intermittente) est observée à l'échelle nanométrique. En présence d'un champ magnétique, la structure des dispersions devient anisotrope, ainsi que la dynamique de translation des particules et son vieillissement. La dynamique de rotation des nanoparticules est sondée par des mesures de biréfringence magnéto-induite. Celle-ci se gèle à partir d'une fraction volumique qui dépend de l'intensité des répulsions entre particules. Son vieillissement est étudié sur des échelles de temps longues. Un âge effectif est introduit pour unir les propriétés de vieillissement à différentes concentrations. - A basse température, la dispersion gelée constitue un ensemble désordonné de spins géants, qui présente des analogies avec les verres de spins atomiques. En utilisant un magnétomètre SQUID, nous étudions la dynamique d'orientation de ces spins géants. Nous utilisons une méthode empruntée aux verres de spins pour extraire une longueur de corrélation dynamique; sa taille augmente au cours du vieilissement.