L’objectif primordial a été le développement de stratégies de fonctionnalisation de surface polyvalente pour différentes nanoparticules notamment de nanoparticules de diamant, les nanostructures en or et ses nanocomposites. Un objectif particulier a été l'utilisation du graphène oxide réduite et des nanostructures en or pour l'ablation photo-thermique ou photo-dynamique des pathogènes.Incorporation de la vertéporfine, un photo-sensibiliteur cliniquement approuvé, sur des nanostructures en a permis une éradication efficace d'une souche virulente de E. coli associé à une infection des voies urinaires. L’utilisation du graphène oxide reduite,lorsqu'il est éclairé avec un laser infrarouge proche, a permis une destruction photothermique de la même souche de E. coli.En parallèle, l'intérêt d'utiliser des nanoparticules de diamant (NDs) modifié avec le menthol ainsi que différents sucres comme agent antibactérien contre les bactéries Gram-positif (Staphylococcus aureus) et Gram négatif (Escherichia coli) a été montré. Une stratégie pour l’intégration covalente des sucres, en tirant profit de la photochimie de arylazides, a été développée en parallèle. Le nitrène, une intermédiaire très réactif, est censé interagir avec des glycanes en créant des liaisons covalentes très robustes. Les glyco- NDs ainsi formés ont maintenu leur affinité envers des lectines. Grâce à un test d'agglutination à la base de fluorescence nous avons montré que les particules mannan-NDs montrent un effet d’agglutination des E. coli à des concentrations de ≈10 pg ml - 1, étant beaucoup plus faible que le mannan libre et mannose-NDs. / The primal focus of the research work was the development of versatile surface functionalization strategies for different nanoparticles ranging from diamond nanostructures to gold nanorods and nanocomposites. One particular aim was the use of reduced grpahene oxide (rGO) and silica coated gold nanorods for the photothermal and photodynamic ablation of pathogens. Embedding of verteporfin, a clinically approved photosensitizer, into silica-coated gold nanorods allowed an efficient eradicaiton of a virulent strain of E. coli associated with urinary tract infection. The great heating effect of graphene-coated gold nanorods when illuminated with a near-infrared laser allowed for a photothermal destruction of the same pathogenic strain. In parallel, we have shown the interest of using diamond nanoparticles (NDs) modified with menthol as well as different sugars as antibacterial agent against Gram-positive (Staphylococcus aureus) and Gram-negative (Escherichia Coli) bacteria. We developed a strategy for the covalent attachment of sugars by taking advantage of the photochemistry of arylazides, which upon light activation convert to reactive nitrenes. The highly reactive nitrene intermediate formed is believed to interact with glycans through C-H and N-H insertion reactions, creating highly robust covalent linkages. The resulting glyco-NDs maintained their expected binging affinity and specificity towards their partner lectins. Through a fluorescent based agglutination assay, we showed that mannan-NDs display E. coli agglutination at concentrations of ≈10 µg mL-1, being much lower than free mannan and mannose-NDs.

La connaissance des champs de flux thermique sur les composants d'un tokamak estun élément important de la conception de ce type de machines. L'objectif de cette thèse est dedévelopper et mettre en œuvre une méthode de calcul de ces flux à partir des mesures detempérature par thermographie infrarouge. Ce travail repose sur trois objectifs qui concernentles tokamaks actuels et futurs (ITER) : mesurer un champ de température d'une paroiréfléchissante par pyrométrie photothermique (pré-étude), caractériser les propriétésthermiques des dépôts sur les surfaces des composants et développer un calcultridimensionnel et non-linéaire du flux.Une comparaison de différentes techniques de pyrométries monochromatique,bichromatique et photothermique est effectuée sur une expérience de laboratoire de mesure detempérature. Une sensibilité importante de la technique de pyrométrie photothermique auxgradients de température sur la zone observée a été mise en évidence.Les dépôts en surface des composants exposés au plasma, sans inertie thermique, sontmodélisés par des champs de résistance thermique équivalente transverse. Ce champ derésistance est déterminé, en tout point de mesure, par confrontation du champ de températurede paroi issu de la thermographie avec le résultat d'une simulation par un modèlemonodimensionnel linéaire du composant. Une information sur la répartition spatiale du dépôtà la surface d'un composant est alors obtenue.Un calcul tridimensionnel et non-linéaire du champ de flux pariétal sur un composantest développé, par une méthode d'éléments finis, à partir de maillages de composants issus deCAO. La sensibilité du flux calculé à la précision des mesures de températures est discutée.Cette méthode est appliquée à des campagnes de mesures de températurebidimensionnelles par thermographie infrarouge sur des composants du tokamak JET. Leschamps de flux sur les tuiles du divertor, la protection supérieure et les protections poloïdalesinternes et externes sont déterminés et étudiés dans les deux directions, poloïdale ettoroïdale, du tokamak. La symétrie toroïdale du flux, d'une tuile à l'autre, est établie.L'influence de la résolution spatiale des mesures sur les flux calculés est discutée, à partir decomparaisons de résultats obtenus à partir de deux systèmes de thermographie de résolutionsdifférentes.

Les nanoparticules plasmoniquespossèdent des propriétés intéressantes grâce àla résonance de plasmon de surface localisé. Enplus de leur grande efficacité de conversionphotothermique due au plasmon, leconfinement de l’échauffement peut êtremodulé par le type de source lumineuseutilisée (impulsionnelle ou continue). Cespropriétés font des nanoparticulesplasmoniques une solution potentielle pour lathérapie contre le cancer par hyperthermie.Afin de développer une telle applicationbiomédicale, il est nécessaire d'optimiserl'absorption de l'énergie lumineuse et le ciblagedes nanoparticules sur la tumeur considérée.Dans cette thèse, l'influence des électronschauds photo-générés sur l'absorptiond’impulsions laser ultracourtes par lesnanoparticules est d'abord étudiée. Ensuite, untravail effectué avec des chimistes, biologisteset médecins pour l'application desnanoparticules d’or irradiées par impulsionslaser ultracourtes à la thérapie contre le cancerest présenté. Enfin, nous présentons une étudepréliminaire sur la photoluminescence denanoparticules plasmoniques, dont l'origine estencore controversée, en appliquant un modèleprenant en compte la nature non thermale dela distribution d’électrons chauds. / Plasmonic nanoparticles possessinteresting properties thanks to the localizedsurface plasmon resonance. In addition totheir high photothermal conversion efficiency,the heat release confinement can bemodulated by the type of light source used(pulsed or continuous laser). These propertiesmake the plasmonic nanoparticles a potentialsolution for cancer therapy by hyperthermia.In order to develop such a biomedicalapplication, it is necessary to optimize theabsorption of light energy and the targeting ofnanoparticles on the tumor considered.In this thesis, the influence of the photogeneratedhot electrons on the absorption ofultrashort laser pulses by nanoparticles is firststudied. Then, a work carried out withchemists, biologists and physicians for theapplication of gold nanoparticles irradiated byultrashort laser pulses to cancer therapy isdescribed. Finally, we present a preliminarystudy on the photoluminescence of plasmonicnanoparticles, the origin of which is stillcontroversial, by applying a model accountingfor the non-thermal nature of the hot electrondistribution.

Dans cette thèse, nous étudions les caractéristiques de diffusion de nanostructures plas- moniques tout en adaptant et améliorant l'holographie hétérodyne numérique, qui est une technique d'imagerie plein champ pour mesurer en trois dimensions le diagramme de rayonnement. En outre, nous avons effectué de nombreuses mesures spectroscopiques pour enregistrer les spectres de diffusion de nanoobjets uniques. Afin d'obtenir une com- préhension plus profonde des caractéristiques du champ diffusé que nous mesurons, nous avons développé un modèle numérique basé sur la méthode des éléments finis. Ce modèle nous a permis de simuler le champ proche et le champ lointain d'une nanostructure avec une onde incidente en réflexion ou en transmission. Nous obtenons un excellent accord entre nos résultats expérimentaux et calculés. Dans cette thèse, nous avons étudié de nombreux nanostructures d'or fabriquées sur du verre par lithographie électronique. Des structures simples nous ont permis de valider la technique. Des objets plus sophistiques nous ont ensuite permis de constater que leur di- agramme de diffusion est extrêmement sensible aux facteurs externes et internes, tels que la polarisation et la longueur d'onde de la lumière incidente ou la géométrie de la struc- ture et sa longueur d'onde de résonance. En outre, nous montrons que la technique de l'holographie hétérodyne photothermique mesure directement l'augmentation de la tem- pérature, et ainsi, se présente comme une nouvelle méthode pour étudier la distribution de la chaleur dans des nanostructures plasmoniques.

La production d'eau chaude via des capteurs solaires photothermiques est une technique en expansion qui permettra de limiter l'utilisation des sources conventionnelles d’énergie (combustibles fossiles, nucléaire…). Le cuivre noir (CuO) s’avère être un matériau possédant des propriétés optiques sélectives intéressantes pour cette application. Ainsi, son utilisation au sein d’un absorbeur sous forme d’un matériau « tandem » est une solution envisagée. Le défi que nous avons tenté de relever au cours de ce travail, a été de réaliser ce type de matériau par dépôt électrophorétique (EPD) de nanoparticules de CuO déposé sur un substrat métallique de type wafer de silicium recouvert de platine ou d’or. Ce substrat « modèle » a été utilisé dans un premier temps, car il facilite la mise en œuvre de techniques de caractérisation telles que l’analyse par diffraction X en incidence rasante (GIXRD) ou l’analyse en coupe par microscopie électronique à balayage. Pour ce faire, la stabilisation de la suspension colloïdale de CuO, qui est une condition sine qua non pour la réalisation d’un dépôt électrophorétique, a été étudiée dans un solvant organique tel que l'isopropanol par ajout de Mg(NO3)2, ainsi que dans l’eau en utilisant du polyethylenimine comme dispersant. Ces deux adjuvants agissent comme des agents stabilisants et apportent aux nanoparticules une charge positive ce qui permet la réalisation d'un EPD cathodique. Afin d’optimiser la formulation des suspensions, la stabilité colloïdale en fonction de la teneur en stabilisant a été étudiée avant tout dépôt, par diffusion dynamique de la lumière (DLS) couplée à la vélocimétrie laser à effet Doppler.Différents revêtements contenant du CuO ont été obtenus en faisant varier les paramètres classiques de l’EPD (temps de dépôt, champ électrique, concentration en nanoparticules) pour pouvoir contrôler l'épaisseur finale et la morphologie. Par conséquent, la sélectivité optique et le rendement du tandem résultants peuvent être optimisés en jouant sur l’ensemble de ces paramètres. Des dépôts homogènes ont été obtenus pour [CuO] =5x10-4 g/cm3 pour les deux milieux. Les meilleures conditions sont 50 V.cm-1// 30mn pour la suspension d'IPA et 2 V.cm-1 // 120 mn pour la suspension en milieu aqueux. La composition et l'épaisseur des dépôts sont analysées par GIXRD, et par microscopie électronique (SEM-EDS). Pour les conditions optimisées, les matériaux tandem obtenus à partir de la suspension d'IPA+CuO possèdent une densité de 1.69 g/cm3 avec une grande rugosité. Au contraire, des surfaces homogènes et régulières sont obtenues en milieu aqueux et les dépôts présentent une densité beaucoup plus élevée d’environ 5.7 g/cm3.L’absorptance (α) et l’émittance (ԑ) ont été calculées à partir des spectres de réflectance de l'UV-VIS-NIR et de l’Infrarouge lointain, respectivement. L'efficacité (ƞ) du revêtement tandem obtenu en milieu aqueux est comprise entre 0.8-0.87 tandis qu’elle est seulement de 0.7 dans l’IPA. De plus, la faisabilité de l’EPD sur d’autres substrats métalliques plus conventionnels en vue d’une application (acier, aluminium, cuivre) a été explorée. L'efficacité des dépôts a pu être améliorée par des post-traitements de deux types. D’une part, en pyrolysant à 400°C sous atmosphère inerte le polymère (PEI) incorporé dans le revêtement. Le carbone résiduel obtenu à l’issue de cette pyrolyse a permis d’augmenter l’absorbance. D’autre part, en déposant sur la surface des revêtements une couche de nanoparticules de SiO2 qui joue le rôle de couche anti-réflexion et permet également de protéger la surface. Les deux voies ont été réalisées avec succès et le rendement le plus élevé obtenu pour ces revêtements est de 0.9. / The production of hot water by using efficient photothermal solar collectors is growing in importance to limit the use of fossil fuels. Black copper (CuO) has proved to be one of the viable solar-selective coatings owing to its nearly intrinsic properties. The formation of a tandem absorber based on CuO thin film deposited onto a highly IR reflecting metallic substrate is processed by electrophoretic deposition (EPD).In this way, the stabilization of a CuO colloidal suspension is studied previously by adding Mg(NO3)2 in isopropanol (IPA) or polyethylenimine (PEI) in water suspension. Both acts as positively charging agents and allow the realisation of a cathodic EPD. The colloidal stability as a function of the stabilizing agent content is studied prior to EPD, by dynamic light scattering (DLS) coupled with laser doppler velocimetry.CuO tandem absorbers are obtained by varying different EPD parameters to control the final thickness and also the morphology. Consequently, the optical selectivity of the tandem material is tuned and optimized. The deposition yield is compared relative to the different applied voltage range, deposition time and nanoparticle concentrations. Homogeneous deposits are obtained for [CuO]=5x10-4 g/cm3 from both suspensions. The optimum applied voltage is found to be 50 V.cm-1 for IPA suspension and 2 V.cm-1 for H2O suspension, for deposition times of 30 mins and 120 mins, respectively. The composition and the thickness of the coatings are analysed by Grazing Incidence X-ray diffraction (GIXRD), scanning electron microscopy (SEM) and the density is obtained from energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). For the previously mentioned optimized conditions, CuO tandem absorbers derived from IPA suspension possess a density of 1.69 g/cm3 with high surface roughness. In contrast, homogeneous and regular surfaces is obtained from water suspensions having a higher density of 5.7 g/cm3.Moreover, absorptance (α) and emittance (ԑ) are calculated from the reflectance spectra of the UV-Vis-NIR and the Fourier transform InfraRed (FTIR) spectroscopy, respectively. α and ԑ were combined to determine the efficiency (ƞ) of the tandem material. Tandems obtained from water suspension has ƞ=0.8 -0.87 while from IPA ƞ=0.7. Besides, the applicability of this EPD is checked by performing other deposit of CuO on metallic substrates of different types.CuO tandems obtained from water suspensions are clearly more prominent to be used as solar selective tandem absorbers due to the high calculated ƞ value reported. The efficiency of such selective tandem absorbers was further enhanced by carbonization (pyrolysis under inert atmosphere) of the polymer (PEI) embedded in the coating. Otherwise, a thin film of SiO2 nanoparticles was deposited at the surface of the selective tandem absorbers to protect them. Both routes were successfully processed and proved to raise ƞ to 0.9.

La radiométrie photothermique (PTR) est une technique standard qui mesure les propriétés thermiques en mesurant la réponse thermique d’un matériau à un échauffement optique. Le travail présenté ici développe la théorie PTR en prenant en compte la dépendance non linéaire des émissions thermiques par rapport à la température. Cette théorie PTR est explorée numériquement et expérimentalement dans ce travail en utilisant la dépendance non linéaire du rayonnement thermique en fonction de la température. Une technique de mesure de l'effusivité thermique et deux nouvelles techniques de pyrométrie sont développées et testées expérimentalement. La première technique de pyrométrie permet une mesure précise de l’augmentation de température lors d'une mesure PTR traditionnelle. Cela a de nombreuses applications lorsque l'échantillon est sensible à l’augmentation de température et peut être endommagé en raison d’une surchauffe. La deuxième technique de pyrométrie ne nécessite pas que l’émissivité soit connue, mesurée ou d’être basée sur l’hypothèse d’un corps gris. Cependant la mesure peut être fortement influencée par une erreur sur la bande passante des filtres optiques utilisés et elle est très sensible à toute non-linéarité dans le système de détection. À partir des résultats expérimentaux, des directives de conception sont fournies pour minimiser ces deux inconvénients. La troisième méthode développée permet une mesure directe et sans contact de l'effusivité thermique d'un matériau homogène. Ce type de mesure n'a encore jamais été réalisé avec d'autres techniques. Les résultats expérimentaux d'effusivité de cette technique montrent un excellent accord avec les valeurs de la littérature. / Photothermal radiometry (PTR) is a standard technique which measures thermal properties by measuring a materials thermal response due to optical heating. PTR measures the emitted thermal radiation from a sample to determine the thermal response. The work presented here further develops the PTR theory by including the nonlinear dependence of thermal emission with respect to temperature. This more advanced PTR theory is numerically and experimentally explored in this work. A thermal effusivity measurement technique and two new pyrometry techniques are developed and experimentally tested using the nonlinear dependence in the PTR theory. The first pyrometry technique allows for accurate temperature measurement during a traditional PTR measurement. This has many applications when the sample is sensitive to an increase in temperature and possibly damaged due to overheating. The second pyrometry technique does not require emissivity to be known, measured, or rely on a gray body assumption. The measurement can be influenced greatly by any error in the bandwidth of optical filters used in the measurement, and it is very sensitive to any nonlinearity in the detection system. From the experimental results, design guidelines are provided to minimize these two drawbacks of the technique for future exploration. The direct thermal effusivity measurement developed allows for a non-contact, direct measurement of thermal effusivity of a homogenous material. This type of measurement has not been achieved with any other technique. The experimental effusivity results from this technique show excellent agreement with literature values.

Un des défis majeurs auquel la communauté de la nano-optique aura à répondre dans les années à venir sera de concentrer l'énergie lumineuse à l'échelle du nanomètre de façon à créer une nanosource optique ou thermique intense à même d'alimenter de futurs dispositifs. Les nanoparticules métalliques, supportant une résonance plasmon de surface, sont idéales pour de telles applications. Dans ce contexte, cette thèse a pour vocation d'apporter un élément de réponse aux problématiques d'optimisation thermique aux échelles nanométriques et de proposer une nouvelle technique de nanothermométrie. A l'aide de simulations numériques, nous avons pu mettre en évidence les propriétés de génération de chaleur des nitrures de titane et de zirconium, dépassant celle de l'or, qui en font alors des matériaux de choix pour concevoir et fabriquer des nanosources thermiques dans le visible. Nous avons également obtenu une morphologie de particules induisant un échauffement maximal pour une longueur d'onde donnée : une nanoétoile à trois branches. Nous avons ensuite fabriqué des nanostructures d'or par lithographie électronique afin de les caractériser par holographie photothermique. En utilisant les deux types d'informations accessibles avec cette technique, l'amplitude et la phase optique, nous nous sommes alors efforcés à quantifier l'élévation de température de nanobâtonnets d'or. L'holographie photothermique d'amplitude a permis d'obtenir des mesures de température semi-quantitatives et, la technique de phase, encore préliminaire, se révèle intéressante et innovante pour étudier les propriétés thermoplasmoniques de nanostructures plasmoniques. / Focusing light on the nanoscale in order to create intense optical or thermal nanosources is probably the main challenge facing the nano-optics community, in order to power up future devices. Metallic nanoparticles and their surface plasmon resonance are ideal optical or thermal nanosources.In this context, this thesis aims at providing a possible solution to the issues of thermal optimization at the nanoscale and nanothermometry.By carrying out numerical simulations, we were able to highlight the heat generation properties of titanium and zirconium nitrides, exceeding those of gold, which make them ideally suited in order to conceive and fabricate heat nanosources in the visible. We also managed to obtain a particle morphology inducing a maximum heating at a given wavelength : a three-branchs nanostar.We fabricated gold nanostructures by e-beam lithography in order to characterize them with photothermal holography. By exploiting the two kind of informations available with this far-field optical technique, the amplitude and the optical phase, we strove to quantify the temperature variations of gold nanorods. The photothermal holography setup based on amplitude delivered semi-quantitative temperature measurements, and the phase based-technique, still at a preliminary stage of developpement, proves to be a new and promising tool for the study of optical and thermal properties of plasmonic nanostructures.

La connaissance des champs de flux thermique sur les composants d’un tokamak estun élément important de la conception de ce type de machines. L’objectif de cette thèse est dedévelopper et mettre en œuvre une méthode de calcul de ces flux à partir des mesures detempérature par thermographie infrarouge. Ce travail repose sur trois objectifs qui concernentles tokamaks actuels et futurs (ITER) : mesurer un champ de température d'une paroiréfléchissante par pyrométrie photothermique (pré-étude), caractériser les propriétésthermiques des dépôts sur les surfaces des composants et développer un calcultridimensionnel et non-linéaire du flux.Une comparaison de différentes techniques de pyrométries monochromatique,bichromatique et photothermique est effectuée sur une expérience de laboratoire de mesure detempérature. Une sensibilité importante de la technique de pyrométrie photothermique auxgradients de température sur la zone observée a été mise en évidence.Les dépôts en surface des composants exposés au plasma, sans inertie thermique, sontmodélisés par des champs de résistance thermique équivalente transverse. Ce champ derésistance est déterminé, en tout point de mesure, par confrontation du champ de températurede paroi issu de la thermographie avec le résultat d’une simulation par un modèlemonodimensionnel linéaire du composant. Une information sur la répartition spatiale du dépôtà la surface d’un composant est alors obtenue.Un calcul tridimensionnel et non-linéaire du champ de flux pariétal sur un composantest développé, par une méthode d’éléments finis, à partir de maillages de composants issus deCAO. La sensibilité du flux calculé à la précision des mesures de températures est discutée.Cette méthode est appliquée à des campagnes de mesures de températurebidimensionnelles par thermographie infrarouge sur des composants du tokamak JET. Leschamps de flux sur les tuiles du divertor, la protection supérieure et les protections poloïdalesinternes et externes sont déterminés et étudiés dans les deux directions, poloïdale ettoroïdale, du tokamak. La symétrie toroïdale du flux, d’une tuile à l’autre, est établie.L’influence de la résolution spatiale des mesures sur les flux calculés est discutée, à partir decomparaisons de résultats obtenus à partir de deux systèmes de thermographie de résolutionsdifférentes. / Knowing the fields of heat fluxes on the components of a tokamak is a key element todesign these devices. The goal of this thesis is the development of a method of computation ofthose heat loads from measurements of temperature by infrared thermography. The researchwas conducted on three issues arising in current tokamaks but also future ones like ITER: themeasurement of temperature on reflecting walls, the determination of thermal properties fordeposits observed on the surface of tokamak’s components and the development of a threedimensional,non-linear computation of heat loads.A comparison of several means of pyrometry, monochromatic, bichromatic andphotothermal, is performed on an experiment of temperature measurement. We show that thismeasurement is sensitive to temperature gradients on the observed area.Layers resulting from carbon deposition by the plasma on the surface of componentsare modeled through a field of equivalent thermal resistance, without thermal inertia. Thefield of this resistance is determined, for each measurement points, from a comparison ofsurface temperature from infrared thermographs with the result of a simulation, which isbased on a mono-dimensional linear model of components. The spatial distribution of thedeposit on the component surface is obtained.Finally, a three-dimensional and non-linear computation of fields of heat fluxes, basedon a finite element method, is developed here. Exact geometries of the component, releasedfrom CAD’s design, are used. The sensitivity of the computed heat fluxes is discussedregarding the accuracy of the temperature measurements.This computation is applied to two-dimensional temperature measurements of the JETtokamak. Several components of this tokamak are modeled, such as tiles of the divertor, upperlimiter and inner and outer poloïdal limiters. The distribution of heat fluxes on the surface ofthese components is computed and studied along the two main tokamak’s directions, poloidaland toroidal. Toroidal symmetry of the heat loads from one tile to another is shown. Theinfluence of measurements spatial resolution on the calculated heat fluxes is discussed bycomparing results obtained from measurements of two systems of thermography.

Les nanomatériaux suscitent depuis quelques décennies de plus en plus d’intérêt tant sur le plan des études fondamentales que sur celui des applications. Parmi ces nouveaux matériaux, les nanotubes de carbone ont attiré beaucoup d’attention au sein de la communauté scientifique à cause de leurs propriétés physiques remarquables. Les travaux présentés dans cette thèse, concernent l’élaboration et la caractérisation de composites solides à base de nanotubes de carbone. Le choix des matériaux s’est porté sur une matrice solide à base de Bromure de Potassium (KBr) et des nanotubes de carbone mono et multifeuillets (SWNT, MWNT). L’étude de ces composites concerne deux aspects : dans un premier temps, l’effet de la charge et de la nature des nanotubes de carbone sur les propriétés électriques et thermiques ont été étudiés. L’étude des propriétés thermiques a été réalisée à l’aide d’une technique photothermique, la photoacoustique, qui présente un grand avantage pour ce type de composites. L’évolution des propriétés thermiques en fonction de la charge a montré un comportement atypique, une augmentation puis une diminution, avec un maximum autour de 2% de charge en nanotubes. Un modèle physique permettant de décrire cette évolution a été proposé. Concernant les propriétés électriques, cette étude a permis de mettre en évidence le phénomène de percolation et d’en déterminer le seuil. Dans un deuxième temps, l’étude a porté sur l’influence du gaz environnant sur les propriétés thermiques et électriques, et sur l’éventuelle utilisation de ces composites comme capteurs de gaz. La caractérisation thermique en présence d’éthanol n’a pas permis de mettre en évidence un changement notable des propriétés thermiques des composites. En revanche, la caractérisation électrique a montré une bonne réponse à ce gaz. L’évolution de la sensibilité en fonction de la charge en nanotubes dans les composites a montré une augmentation pour des charges inférieures à 4% et une stabilisation au-delà. L’influence d’autre gaz comme le dioxyde d’azote et le toluène a été aussi étudié. La réponse électrique au dioxyde d’azote a montré une forte interaction du gaz avec les composites. La réponse au toluène n’a pas montré d’influence de ce gaz sur les propriétés électriques des composites à base de SWNT, cependant, dans le cas des composites à base de MWNT, une réponse électrique comparable à celle de l’éthanol a été observée. / In the recent decades, nanomaterials arouse a growing interest both in their fundamental studies and in their applications. Among these new materials, carbon nanotubes have attracted much attention within the scientific community because of their remarkable physical properties.The work presented in this thesis, involve the preparation and characterization of solid composites based on carbon nanotubes. A solid matrix containing potassium bromide (KBr) and carbon nanotubes, single and multiwalled (SWNT, MWNT) was chosen. The study of these composites involves two aspects: initially, the effect of the loading fraction and the nature of carbon nanotubes on the electrical and thermal properties were investigated. The study of thermal properties was carried out by a photothermal technique, the photoacoustic, which offers great advantages for this type of composites. The evolution of thermal properties according to the loading fraction of nanotubes showed an atypical behavior, an increase followed by a decrease, with a maximum around 2% of nanotubes loading fraction. A physical model describing this evolution has been proposed. Regarding the electrical properties, this study has highlighted the phenomenon of percolation and allowed the determination of the percolation threshold. In a second step, the study focused on the influence of surrounding gas on the thermal and electrical properties, and the possible use of these composites as gas sensors. The thermal characterization with ethanol did not reveal a significant change in thermal properties of composites. However, the electrical characterization showed a good response to this gas. The evolution of the sensitivity depending on the nanotubes loading fraction in the composites showed an increase for loads below 4% and a stabilization beyond this value. The influence of other gases such as nitrogen dioxide and toluene were also studied. The electrical response to nitrogen dioxide showed a strong interaction of the gas with composites. The response to toluene did not show any influence of this gas on the electrical properties of SWNT-based composites, however, in the case of MWNT-based composite, an electrical response similar to that of ethanol was observed.

Dans les applications nucléaires, les propriétés des matériaux peuvent subir des modifications importantes en raison de l'interaction destructive avec l'irradiation de particules au niveau des microstructures, qui affectent les propriétés globales. L'un des défis associés aux études de matériaux irradiés par des ions, c'est que la couche concernée, ou la profondeur de pénétration, est généralement très mince (0,1-100 um). Cette étude élargit la base des connaissances actuelles en matière de transport thermique dans les matériaux irradiés par des ions, en utilisant une approche expérimentale multiéchelles avec des méthodes basées sur des ondes thermiques. D'une manière pas encore explorée auparavant, quatre méthodes sont utilisées pour caractériser la couche irradiée par des protons dans ZrC : la microscopie thermique à balayage (SThM), la radiométrie photothermique (PTR) avec détection sur la face avant et balayage spatial, la thermographie infrarouge lock-In (IRT), et la PTR tomographique avec balayage en fréquence. Pour la première fois, le profil de conductivité thermique en profondeur d'un échantillon irradié est mesuré directement. Les profils obtenus par chacune des méthodes d'analyse spatiale sont comparés les uns aux autres et à la prévision numérique du profil endommagé. La nature complémentaire des différentes techniques valide le profil mesuré et la dégradation constatée de la conductivité thermique de l'échantillon de ZrC. / In nuclear applications, material properties can undergo significant alteration due to destructive interaction with irradiating particles at microstructural levels that affect bulk properties. One of the challenges associated with studies of ion-Irradiated materials is that the affected layer, or penetration depth, is typically very thin (~0.1-100 μm). This study expands the current knowledge base regarding thermal transport in ion-Irradiated materials through the use of a multiscaled experimental approach using thermal wave methods. In a manner not previously explored, four thermal wave methods are used to characterize the proton-Irradiated layer in ZrC including scanning thermal microscopy (SThM), spatial-Scanning front-Detection photothermal radiometry (PTR), lock-In IR thermography (lock-In IRT), and tomographic, frequency-Based PTR. For the first time, the in-Depth thermal conductivity profile of an irradiated sample is measured directly. The profiles obtained by each of the spatial scanning methods are compared to each other and the numerical prediction of the ion-Damage profile. The complementary nature of the various techniques validates the measured profile and the measured degradation of thermal conductivity in the ZrC sample.