Nos travaux sont consacrés à la promotion du modèle de percolation phénoménologique en employant des méthodes indépendantes et libres de tout paramètre. Nous avons utilisé à cet effet des codes ab initio existants (PWscf et SIESTA) et développé une méthode semi-empirique pour étudier les propriétés vibrationnelles des alliages AxB1 xC. Les paramètres techniques du code PWscf ont été testés sur les composés binaires ZnSe, ZnTe et BeSe pour lesquels nous avons confronté nos résultats aux données expérimentales et théoriques disponibles. La validation du modèle de percolation a et e effectué sur l alliage Zn(Se,Te) appartenant à la catégorie des semi-conducteurs 1-liaison ! 2-modes. Nous avons confirmé le caractère général du comportement bimodal prévu par le modèle de percolation en montrant son existence pour chacune des liaisons Zn Se et Zn Te. Les propriétés vibrationnelles et structurales de Zn(Se,Te) ont et e calculées à différentes concentrations avec des cellules optimisées à 64 atomes. Les résultats obtenus sont en bon accord avec l expérience. Nous présentons en détail notre méthode semi-empirique de calcul de spectre de phonons, applicable en principe à tous les alliages sans restriction sur la taille des super-cellules. La mise au point a été réalisé sur les alliages (Zn,Be)Se et (In,Ga)As avec des cellules à64 atomes relaxées d une façon ab initio. L application de notre méthode à(In,Ga)As à 50% simulé par une super-cellule à 8.103 atomes relaxée avec un potentiel harmonique met en évidence que l étude des phonons demande des super-cellules qui reflètent fidèlement le désordre d un alliage / Our work is devoted to promoting the percolation model using phenomenological methods which are independent and free from any need of external parameters. We used for this purpose existing ab initio codes (PWscf and SIESTA) and developed a semiempirical method to study the vibrational properties of AxB1 xC alloys. The technical parameters of the PWscf code were tested on ZnSe, BeSe ZnTe binary compounds, for which we have confronted our results with theoretical and experimental data available. The percolation model validation was done on the alloy Zn(Se, Te) belonging to the category of 1-bond ! 2-modes semi-conductors. We have confirmed the general bimodal behavior provided by the percolation model showing its existence for each bond Zn Se and Zn Te. The vibrational and structural properties of Zn(Se, Te) were calculated for different concentration using optimized cells of 64 atoms. The results are in good agreement with experiments. We present in detail our semi empirical method of calculating the spectrum of phonons, in principle applicable to all alloys without restriction on the size of super-cells. The development was carried out on (Zn, Be)Se and (In, Ga)As alloys with cells of up to 64 atoms relaxed from first principles. The application of our method to (In, Ga)As at 50% simulated by a super-cell of 8.103 atoms with a harmonic relaxation potential underlines the fact that the study of phonons in alloys requires the use of supercells which adequately describe the alloy disorder

Comparée à leur structure généralement très bien caractérisée, la dynamique collective des nano-objets est assez mal connue. En une vingtaine d'années, la diffusion inélastique de lumière est devenue un outil puissant dans l'étude de la dynamique des nano-objets.<br><br>Ce travail traite de la transposition de cette technique habituellement appliquée à l'étude des modes propres de vibration de nanoparticules solides à la recherche de modes similaires chez leur équivalent biologique, les virus.<br><br>Nous revenons dans un premier temps sur les expériences Brillouin (ou Raman basse fréquence) sur des verres dopés à l'or et discutons de l'utilité du tandem Fabry-Pérot en particulier par l'apport de la haute résolution dans la détection des levées de dégénérescence associées à l'anisotropie des paramètres élastiques des nanoparticules d'or facettées. <br><br>La deuxième partie de ce travail est consacrée à la recherche de modes de vibration d'ensemble sur des virus à morphologie sphérique à travers l'étude de différents types d'échantillons : solutions, couches bidimensionnelles et cristaux tridimensionnels de virus. Cette partie rend compte d'une première détermination des constantes élastiques globales d'un cristal de phytovirus. Alors que pour les virus de petite taille (15-30nm) aucune preuve indiscutable de l'existence d'un mode de vibration de virus n'a pu être trouvée, pour un virus de plus grande taille (environ 200nm), un signal s'apparentant à un mode de vibration de virus a été observé.

Submitted by Mateus de Andrade Zanitti (mateuszanitti@hotmail.com) on 2018-06-29T14:33:25Z No. of bitstreams: 1 Mateus_Zanitti.pdf: 5438696 bytes, checksum: 7b89dea41803feb908ac9a925a1476a6 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-06-29T14:46:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 zanitti_ma_me_ilha.pdf: 5727118 bytes, checksum: 3fcb4fd3093903b37c0ec52a3df572ff (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-29T14:46:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 zanitti_ma_me_ilha.pdf: 5727118 bytes, checksum: 3fcb4fd3093903b37c0ec52a3df572ff (MD5) Previous issue date: 2018-06-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho trata do desenvolvimento, análise e validação das equações do movimento de vigas flexíveis girantes formulada pelo método dos Elementos Finitos. A modelagem da viga é feita através do modelo proposto de viga de Euler-Bernoulli e a deformação é representada pelo tensor de deformação de Green-Lagrange. As equações globais para os modos longitudinal, lag e flap são obtidas pelo método de energia de Lagrange e a discretização é feita pelo método dos Elementos Finitos. São propostos modelos de viga elementar com dois e três graus de liberdade por nó e sua validação é feita, num primeiro momento, pela comparação das frequências naturais e posteriormente pela resposta, em regime transiente, dos deslocamentos da viga, através da comparação dos resultados obtidos com os dados disponíveis na literatura, sendo que a influência do acoplamento entre os modos longitudinal e lag é investigada para a dinâmica em regime transiente. O trabalho termina comentando as potencialidades da proposta apresentada, discutindo as facilidades e dificuldades encontradas na sua implementação e apontamentos para o desenvolvimento de trabalhos futuros. / This work deals with the development, analysis and validation of the motion equations of the flexible rotating beams formulated by the Finite Element method. The beam modeling is done through the proposed Euler-Bernoulli beam model and the deformation is represented by the Green-Lagrange deformation tensor. The global equations for the longitudinal, lag and flap modes are obtained by the Lagrange energy method and the discretization is done by the Finite Element method. A discrete beam model with two and three degrees of freedom per node is proposed and its validation is done, firstly, by comparing the natural frequencies and later by the transient response of the beam displacements, by comparing the results obtained with the data available in the literature, and the influence of the coupling between the longitudinal and lag modes is investigated for the transient dynamics. This work is concluded presenting the potentialities of the design methodology proposed and future developments to be implemented.

Orientador: Gustavo Luiz Chagas Manhães de Abreu / Resumo: Este trabalho trata do desenvolvimento, análise e validação das equações do movimento de vigas flexíveis girantes formulada pelo método dos Elementos Finitos. A modelagem da viga é feita através do modelo proposto de viga de Euler-Bernoulli e a deformação é representada pelo tensor de deformação de Green-Lagrange. As equações globais para os modos longitudinal, lag e flap são obtidas pelo método de energia de Lagrange e a discretização é feita pelo método dos Elementos Finitos. São propostos modelos de viga elementar com dois e três graus de liberdade por nó e sua validação é feita, num primeiro momento, pela comparação das frequências naturais e posteriormente pela resposta, em regime transiente, dos deslocamentos da viga, através da comparação dos resultados obtidos com os dados disponíveis na literatura, sendo que a influência do acoplamento entre os modos longitudinal e lag é investigada para a dinâmica em regime transiente. O trabalho termina comentando as potencialidades da proposta apresentada, discutindo as facilidades e dificuldades encontradas na sua implementação e apontamentos para o desenvolvimento de trabalhos futuros. / Abstract: This work deals with the development, analysis and validation of the motion equations of the flexible rotating beams formulated by the Finite Element method. The beam modeling is done through the proposed Euler-Bernoulli beam model and the deformation is represented by the Green-Lagrange deformation tensor. The global equations for the longitudinal, lag and flap modes are obtained by the Lagrange energy method and the discretization is done by the Finite Element method. A discrete beam model with two and three degrees of freedom per node is proposed and its validation is done, firstly, by comparing the natural frequencies and later by the transient response of the beam displacements, by comparing the results obtained with the data available in the literature, and the influence of the coupling between the longitudinal and lag modes is investigated for the transient dynamics. This work is concluded presenting the potentialities of the design methodology proposed and future developments to be implemented. / Mestre

Sous l’action d’une excitation ultrasonore spécifique, les microbulles d’agents de contraste présentent des oscillations non linéaires. Considérant leur taille et la complexité du phénomène, des expériences et/ou des simulations complexes et onéreuses sont requises. Pour éviter cela, l’utilisation d’une analogie est proposée et validée numériquement. Lorsqu’elles sont soumises aux ultrasons, les microbulles (1-8 µm) présentent une dynamique assez riche et néanmoins complexe dont certains aspects peuvent être décrits par un réseau d’oscillateurs couplés non-linéaires. Dans cette thèse, nous proposons d’étudier le comportement oscillatoire d’une microbulle via un système acousto-mécanique de pendules couplés paramétriquement excités par une force verticale. Il s’agit de comprendre la dynamique d’une bulle unique pour l’étudier ensuite dans des conditions expérimentales et cliniques pour des applications en imagerie et en thérapie. Du point de vue théorique, nous avons montré que les deux systèmes sont décrits par une équation de Mathieu. D’un point de vue expérimental, nous avons développé la chaîne de pendules. Celle-ci consiste en un cercle d’aluminium sur lequel sont fixés des pendules à l’aide de fil de nylon. La chaîne de pendules repose sur le système d’excitation qui génère une excitation sinusoïdale variant de 1 Hz à 5 Hz. Les résultats obtenus (modes de vibration, oscillation sous-harmonique, oscillation radiale) ont été validés par une étude numérique et sont en accord avec les résultats obtenus pour les microbulles. / Under specific ultrasound excitation, contrast microbubbles undergo nonlinear oscillations. Considering the size and the complexity of the phenomenon, expensive and complex experiments and/or simulations are required. To overcome this, the use of an analogy is proposed and validated numerically. When subjected to ultrasound, microbubbles present a fairly rich and complex dynamics of which some aspects can be described by a lattice of nonlinearly coupled oscillators. In this thesis, we propose to study the oscillatory behavior of a microbubble through an acousto-mechanical setup of coupled pendula parametrically excited by a vertical force. The aim of this work is to understand the dynamics of a single bubble, to subsequently study it in experimental and clinical conditions for both imaging and therapy. From the theoretical point of view, we have shown that both systems are described by a Mathieu type equation. From the experimental point of view, we have developped the pendula ring. It consists of an aluminum ring on which pendula are fixed with nylon strings. The pendula chain lies on the excitation system that generate a sinusoidal excitation ranging from 1 Hz to 5 Hz. Results obtained (vibration modes, subharmonic oscillations, radial mode) are in agreement with simulations and are similar to the results obtained for microbubbles.

In addition to a static design, a dynamic analysis has to be performed for bridges for which the maximum permissible train speed exceeds 200 km/h. This analysis requires a lot of computing time, for this reason Svedholm and Andersson (2016) have developed a simple tool describing the relationship between the first eigenfrequency of the bridge, the span length and the minimum mass to fulfill the regulation specified in EN-1990. However, these diagrams are based on 2D beam models in which the 3D dynamic effects are not considered. An evaluation of the torsional modes has been performed by analyzing parametrized 3D bridge models, in order to obtain design diagrams including these effects. To do so, a frequency domain analysis has been implemented, based on a steadystate step previously performed in a FEM software. This approach provides a fast way to solve the equation of motion due to the Fourier transform properties, and allows applying several load configurations which are convenient for a parametric study. From this analysis it can be concluded that the thickness to fulfill the demands is larger for 3D models than for 2D. On one hand, contribution of torsional modes of vibration is more significant for the shortest span length, and on the other hand shear-lag effects lead to a reduction of the total resisting bending section.

Created methodology for calculating the potential deformation energy parts is described in this thesis. Calculation method uses the outputs of modal analysis, which is performed using computational modelling. The potential deformation energy parts are calculated for three cases. Two benchmark problems and one case of blade model. Blade geometry is received by 3D scanning and reconstruction of given specimen. Results of the potential deformation energy parts calculations are analyzed and conclusions are formulated.

ASR, est une protéine photo réceptrice qui lie la base protonée de la rétine de Schiff dans deux conformations de l'état fondamental. La protéine particulière consiste en un système modèle dans lequel I'effet de l'environnement protéique sur la dynamique d'isomérisation des deux isomères peut être étudié. Dans cette thèse, une étude approfondie sur les protéines mutées ponctuellement est présentée, où la variable est l'environnement protéique. Les résultats montrent des différences significatives entre les durées de vie des états excités des deux isomères et les durées de vie plus courtes ou plus longues commentées en termes de mélange électronique Sl/S2. En complément, le développement expérimental d'un spectromètre à absorption transitoire (T.A) et d'un dispositif de spectroscopie électronique bidimensionnelle (2DES) fonctionnant respectivement dans les domaines spectral NIR et UV-Vis. Avec cette configuration, deux impulsions colinéaires à verrouillage de phase d'une durée inférieure à 10fs sont générées, où. la précision interférométrique sur le contrôle du retard entre les deux impulsions de pompe permet d'effectuer des mesures 2DES. / ASR, is a photoreceptor protein that binds the protonated Schiff base of retinal in two ground state conformations. The particular protein consists a model system where the effect of the protein environment on the isomerization dynamics of the two isomers can be investigated. In this thesis an extended study on point mutated proteins is presented where the variable is the protein environment. The results show significant differences between the two isomers excited state lifetimes with the shorter or longer lifetimes commented in terms of Sl/S2 electronic mixing. Supplementary, the experimental development of a Transient absorption spectrometer (T.A) and a Two-dimensional electronic spectroscopy setup (2DES) operating in the NIR and UV-Vis spectral range respectively are described. The 2DES spectrometer is based on translating wedges made out of birefringent material producing two collinear phase-locked pulses with sub-I Ofs duration. The interferometric precision on controlling the delay between the two pump pulses allows to perform 2DES measurements on systems absorbing in the 360-430 nm range allowing to resolve the excitation process spectrally.

La pression acoustique diffusée par des tubes de longueur finie, immergés dans l'eau, est analysée expérimentalement et théoriquement dans les espaces de Fourier. La signature, spectrale et temporelle, de tels objets est interprétée en termes de résonance et de propagation d'ondes de surface. Les diffuseurs sont en acier inoxydable, de rapports des rayons interne sur externe égaux à 0,83 et 0,97. Ils sont excités en champ lointain par des signaux ultrasonores large bande, pour des angles d'incidence compris entre 0° (incidence normale par rapport à l'axe principal des objets) et 50°. Les résonances présentes dans les réponses spectrales rétrodiffusées, relatives aux ondes hélicoïdales S0 et T0, sont identifiées. Les modes de vibration associés sont déterminés expérimentalement en utilisant deux dispositifs de mesure bistatiques. Un premier montage, où le transducteur récepteur tourne dans un plan perpendiculaire à l'axe du tube, conduit à l'identification des modes circonférentiels (n) ; un second montage original, où le récepteur se déplace parallèlement à l'axe de l'objet, permet d'identifier les modes axiaux (m). Ces résultats sont en accord avec ceux obtenus à l'aide d'une approche théorique modale hybride combinant la théorie de l'élasticité et l'intégrale de diffraction de Kirchhoff. Ces informations (fréquence de résonance, n, m) permettent d'évaluer la vitesse de phase et l'angle de propagation de l'onde correspondante. On réalise ainsi l'identification complète des résonances de l'objet (nature de l'onde, n, m). Chaque résonance, manifestation d'un mode propre de l'objet limité sélectionné par les conditions d'excitation, est observée à une seule fréquence pour plusieurs angles d'incidence voisins. Un modèle géométrique décrivant le parcours hélicoïdal des ondes sur le tube permet l'analyse des réponses temporelles. Les temps auxquels les échos sont observés, sont associés à des trajets de l'onde T0. L'influence des dimensions des objets (longueur et diamètre) sur la rétrodiffusion est ainsi étudiée. L'approche géométrique permet également de considérer les effets liés à la présence d'un disque radial dans les tubes : le rôle de l'onde A (onde d'interface) devient prédominant.

L'enjeu des travaux effectués au cours de cette thèse est l'extraction in silico de molécules potentiellement intéressantes dans le processus d'inhibition du récepteur tyrosine kinase c-Met. La faculté de cette protéine à interagir dans les phénomènes d'embryogenèse et de réparation tissulaires rendent son inhibition cruciale dans les traitements contre les développements tumoraux où c-Met se trouve impliquée. Pour cela, la stratégie employée implique l'utilisation de méthodes in silico de conception rationnelle de médicaments. Nous avons utilisé comme support les multiples structures cristallographiques publiées sur la ProteinData Base. Un travail de modélisation par homologie fut tout d'abord nécessaire pour combler les lacunes des structures cristallographiques collectées. Afin d'échantillonner au mieux l'espace conformationnel de la kinase c-Met et de caractériser sa flexibilité, une longue campagne de simulation de Dynamique Moléculaire fut menée. Pour compléter ces simulations, nous avons également utilisé la méthode des modes normaux de vibration. De ces 2 approches, nous avons extrait un ensemble de 10 conformères considérés comme les plus représentatifs de l'espace conformationnel simulé pour la kinase c-Met et avons proposé un mode de fonctionnement de ce récepteur. Utilisant les conformations représentatives, nous avons ensuite mené une importante campagne de criblage virtuel sur plusieurs chimiothèques constituant environ 70.000 composés. L'analyse des résultats de l'arrimage moléculaire nous a conduits à la sélection de composés intéressants possédant théoriquement une bonne affinité pour la kinase c-Met. Ces molécules ont été soumises aux tests expérimentaux. / The challenge of this PhD work is the in silico identification of potentially interesting molecules concerning the inhibitory process of tyrosine kinase receptor c-Met. The faculty of this protein to interact in embryogenesis and tissue repair phenomena makes its inhibition crucial for treatments against tumor development in which c-Met is involved. For that purpose, the employed strategy involves the use of several in silico methods for rational drug design. As the basement of this work, we used the multiple crystal structures published in the ProteinData Base (PDB). A preliminary homology modeling work was needed to fill gaps in the crystal structures. To sample at best the c-Met kinase conformational space and to characterize its flexibility, a long Molecular Dynamics (MD) simulation campaign was carried out both on apo and holo forms of available crystal structures. To complete these simulations, part of this work consisted to use normal modes of vibration (NM) method. From these two approaches (DM and NM), we extracted a set of 10 conformers considered as the most representative of the kinase simulated conformational space and we suggested a mode of operation of this kinase. Using extracted conformations from the conformational sampling has enabled us to conduct an extensive campaign on several virtual screening libraries constituting a total of approximately 70,000 compounds. Analysis of the molecular docking results has led us to the selection of several theoretically interesting molecules with good potential affinity for c-Met kinase. These molecules were submitted to experimental tests performed by the biologist team associated to our work.