Il est démontré que dans de nombreux procédés de transformation de la matière, les dégradations entropiques (et les consommations énergétiques qui en découlent) peuvent être minimisées en répartissant les flux d’énergies dans le volume plutôt qu’aux bornes du système (exemple de la distillation diabatique). Cependant la réalisation et la gestion de profils thermiques contrôlés (tels que des gradients thermiques et des étagements de température maîtrisés) dans les appareils compactes ne sont pas très souvent réalisées parce que souvent complexes et coûteuses (batterie d’échangeurs, gestion des fluides). Cette difficulté technologique affecte non seulement les performances énergétiques et les efficacités de transformation des appareils classiques de grandes tailles, mais aussi les réacteurs microstructurés dont les faibles dimensions internes associées à la grande conductivité thermique du matériau constituant les parois du contacteur entraînent souvent l’homogénéité thermique de l’appareil au détriment de la gestion des gradients thermiques. Par ailleurs, les garnissages utilisés dans les séparateurs sont de formes très complexes dans lesquels il est difficile de faire à la fois de la structuration thermique et hydrodynamique. Les systèmes microstructurés basés sur des géométries à plaques semblent offrir une possibilité intéressante de structuration thermique (contrôle et modulation de flux énergétiques pour l’obtention d’un profil thermique spécifique) et hydrodynamique (contrôle des transferts de matière, des temps de séjour, des pertes de charges etc.). Dans cette thèse, les réflexions menées sur ces verrous technologiques ont conduit à la conception d’un microcontacteur à film tombant. Ce microprocédé a été caractérisé d’un point de vue thermique et hydrodynamique. Une étude de faisabilité sur le potentiel de ce microcontacteur à séparer un mélange binaire d’alcools (ethanol/n-propanol) a été menée, ses performances ont été expérimentalement évaluées d’un point de vue qualitatif (pureté du distillat et du soutirat) et quantitatif (rapports des débits entrant et sortant), mais aussi en intégrant la notion d’exergie compositionnelle, également appelée puissance de séparation / In many processes of mass transformation, entropic degradations (and energy consumptions which results from) can be minimized by distributing heat flows in all process volume rather than boundaries (example: diabatic distillation). However it is difficult to control and impose thermal gradients on small scales because of their complexity and high costs (exchangers, fluids). This technological difficulty affects not only the performances and energy efficiencies of conventional devices (macro scales) but also small devices (e.g. microstructured reactors). Indeed, compact equipments with small dimensions generate some difficulties. First, the driving force inducing liquid flow by gravity is very small. Second, small size and high thermal conductivity of the material induce thermal homogeneity instead of managing temperature gradients in the system. In many separators, the used packing material has complex forms that make difficult thermal and hydrodynamic structurations. Microstructured devices, based on microchannel plate technologies, offer an interesting possibility of thermal structuration (control and modulation of energy fluxes) and hydrodynamics control (e.g. mass transfer, residence times, pressure drop etc). In this thesis, many discussions on these technological barriers led to the design of a new microstructured falling film contactor. The aim of the present work is to study heat transfer phenomena and liquid hydrodynamics in this device and, investigates the separation feasibility of a binary mixture of ethanol and n-propanol. Microcontactor performances were experimentally evaluated in terms of quality (bottom and top concentrations) and quantity (bottom and top flow rate ratios). To fully characterize contactor performances, the separation power concept (also called compositional exergy) was integrated

Les concentrateurs Falcon permettent de séparer des particules en fonction de leur densité. Leur capacité à traiter des débits de suspension importants rend leur utilisation courante dans les procédés miniers. Dans les gammes de tailles ultrafines (entre 1 et 100 μm), leur coupure devient à la fois granulométrique et densimétrique. Ce travail a porté sur la compréhension de leur physique et de ses limites. Une analyse de leurs mécanismes de séparation a abouti à une loi d’échelle analytique, validée expérimentalement. Des investigations plus complètes appliquées aux suspensions ultrafines ont été réalisées numériquement. Finalement un critère physique liant la gamme de taille à séparer aux densités des différentes fractions a été explicité et appliqué à la valorisation de sédiments fins. / Enhanced gravity separators are widely used in minerals beneficiation, as their superior gravity field enables them to separate particles within narrow classes of density and size. This study aims to shed light on the Falcon concentrator’s ability to separate particles with size and density ranges lower than usual, 1 to 100 micrometers and 1.2 to 3.0 s.g. respectively. Differential particle settling being identified as the prevailing separation mechanism under such conditions, this study couples a theoretical and numerical approach with targeted experiments to build a predictive Falcon separation model that embeds phenomenological fluid and particle flow analysis. Based on this model, physical limitations were identified and quantified through explicit relations between operating parameters, and particle size and density ranges. Falcon’s efficiency to beneficiate dredged sediments was characterized in this way.

Mesures effectuées dans le laboratoire de caractérisation optique des semi-conducteurs du Prof. Richard Leonelli du département de physique de l'université de Montréal. Les nanofils d'InGaN/GaN ont été fournis par le groupe du Prof. Zetian Mi du département de génie électrique et informatique de l'université McGill. / L'étude de l'émission intégrée et résolue en temps de quatre configurations d'hétérostructures quantiques de type points-dans-un-fil d'InGaN/GaN nous a permis de déterminer la nature de la localisation et du mécanisme de recombinaison des porteurs de charge dans ces nanofils. Des mesures de comptage de photon unique correlés en temps (TCSPC) étendues sur une plage temporelle allant de 210 à 26000ns ont permis d'observer un comportement fortement non exponentiel de l'émission que nous avons déterminé être une loi de puissance. Nous avons trouvé que le temps de vie de l'émission diminue rapidement avec l'énergie d'émission. Par contre, l'observation d'un effet de la puissance d'excitation sur le temps de vie semble indiquer qu'à une énergie d'émission ne soit pas associée une seule dynamique d'émission à long temps. En utilisant une densité d'excitation laser de seulement quelques dizaines de watt par cm au carré, nous avons pu démontrer, en régime non perturbatif, que le profil des spectres d'émission intégrés en temps ainsi que la dynamique de l'évolution temporelle de l'émission étaient tout à fait compatibles avec une recombinaison radiative centrée sur une distribution de nano-agrégats riches en indium naturellement formés lors de la croissance des nanofils par MBE assistée par plasma. Cette conclusion est supportée par notre incapacité à observer l'effet Stark à confinement quantique, le succès d'un modèle de séparation de charges parfaitement compatible avec l'image des nano-agrégats d'indium et, finalement, par l'observation d'une émission principalement isotrope en polarisation. / We have performed time-integrated and time-resolved photoluminescence measurements on four different configurations of InGaN/GaN dot-in-a-wire heterostructures in order to further our understanding of the localization and radiative recombination mechanism involved in the process of emission. Time correlated single photon counting (TCSPC) measurements from 100 ns to 26000 ns have allowed us to observe a strong non-exponential decay which follows a power law on long time scale. The characteristic exponent of this power law is strongly correlated with the emission energy, causing the life-time of the emission to fall rapidly with increasing of its energies. The observation that the excitation power has an effect on the life-time shows that other factors such as the growth conditions must be involved in the coupling between life-time and energy. Using a low power density of a few tens of watts per cm squared, we have shown, in a non perturbative regime, that the shape of the time-integrated spectra and the dynamics of the time-resolved decay curves were consistent with a radiative recombination process centered on In-rich nanocluster. These nanoclusters naturally occur in the embedded InGaN inclusions during the growth by plasma-assisted MBE. This conclusion is supported by the absence of Quantum confined Stark effect. The success of a charge separation model is perfectly consistent with the emission centered on In-rich nanocluster and the observation of a quasiperfect isotropic emission.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Les techniques de séquençage ont connu un extraordinaire développement depuis plus de 40 ans et ont permis une véritable révolution dans le domaine de l’analyse biologique avec l’entrée dans l’ère de la génomique. Le développement de nouvelles méthodes de séquençage est néanmoins associé à des contraintes sur la préparation et le contrôle qualité des échantillons d’ADN. La 3ème génération de séquenceurs nécessite notamment l’utilisation de fragments d’ADN de très grande taille, supérieurs à 50000 paires de bases, qui sont complexes à préparer et à caractériser avec les techniques actuelles. Dans la perspective d’accélérer et d’améliorer ces procédures de préparation d’échantillons, nous avons développé un instrument basé sur la technologie µLAS permettant la concentration et la séparation de grands fragments d’ADN. Nous avons en particulier développé une méthode permettant la concentration, l’isolation et le séquençage de régions génomiques ciblées en les découpant avec l’enzyme de restriction Cas9. Nous avons également développé un prototype pour la purification d’ADN de haut poids moléculaire dans un mélange complexe. Cet instrument permet d’effectuer une vanne de sélection d’ADN accordable pilotée par champ électrique. Adaptée à l’enrichissement sélectif d’ADN selon sa taille de 200 bp à 50 000 bp, notre méthode permet d’effectuer une purification de 20 ng d’ADN génomique de taille supérieure à 20 kb avec la technologie de 10X Genomics. Nous avons ainsi montré le potentiel de la technologie µLAS dans l’analyse et la purification d’ADN de haut poids moléculaire. / In forty years only, DNA sequencing technologies triggered a revolution in biological analysis with the beginning of the genomic era. Nevertheless, this booming technological field is still hampered by unmet technological needs for DNA sample preparation and quality control. The most recent third generation sequencing technologies require very long DNA fragments of more than 50,000 base pairs, the manipulation and characterization of which remains a technological challenge. In the prospect of accelerating and improving state of the art protocols for sample preparation, we developed an instrument, based on the µLAS technology that allows the concentration and separation of high molecular weight DNA fragments with high sensitivity. With this technology, we developed a method for the isolation and sequencing of target genomic regions in complex genomes. We report the isolation, the sequencing and the assembly of a locus of 31.5 kb extracted from the genome of the plant Medicago Truncatula. We finally developed a prototype for high molecular weight DNA purification in complex samples, which is based on a size-accordable DNA valve for the size selection in the range 200 – 50,000 bp. In this manuscript we highlighted the relevance of µLAS technology for the analysis and purification of high molecular weight DNA.

L'imagerie hyperspectrale consiste à acquérir une scène spatiale à plusieurs longueurs d'onde, e.g. en microscopie. Cependant, lorsque l'image est observée à une résolution suffisamment fine, elle est dégradée par un flou (convolution) et une procédure de déconvolution doit être utilisée pour restaurer l'image originale. Ce problème inverse, par opposition au problème direct modélisant la dégradation de l'image observée, est étudié dans la première partie . Un autre problème inverse important en imagerie, la séparation de sources, consiste à extraire les spectres des composants purs de l'image (sources) et à estimer les contributions de chaque source à l'image. La deuxième partie propose des contributions algorithmiques en restauration d'images hyperspectrales. Le problème est formulé comme la minimisation d'un critère pénalisé et résolu à l'aide d'une structure de calcul rapide. La méthode est adaptée à la prise en compte de différents a priori sur l'image, tels que sa positivité ou la préservation des contours. Les performances des techniques proposées sont évaluées sur des images de biocapteurs bactériens en microscopie confocale de fluorescence. La troisième partie est axée sur le problème de séparation de sources, abordé dans un cadre géométrique. Nous proposons une nouvelle condition suffisante d'identifiabilité des sources à partir des coefficients de mélange. Une étude innovante couplant le modèle d'observation avec le mélange de sources permet de montrer l'intérêt de la déconvolution comme étape préliminaire de la séparation. Ce couplage est validé sur des données acquises en spectroscopie Raman / Hyperspectral imaging refers to the acquisition of spatial images at many spectral bands, e.g. in microscopy. Processing such data is often challenging due to the blur caused by the observation system, mathematically expressed as a convolution. The operation of deconvolution is thus necessary to restore the original image. Image restoration falls into the class of inverse problems, as opposed to the direct problem which consists in modeling the image degradation process, treated in part 1 of the thesis. Another inverse problem with many applications in hyperspectral imaging consists in extracting the pure materials making up the image, called endmembers, and their fractional contribution to the data or abundances. This problem is termed spectral unmixing and its resolution accounts for the nonnegativity of the endmembers and abundances. Part 2 presents algorithms designed to efficiently solve the hyperspectral image restoration problem, formulated as the minimization of a composite criterion. The methods are based on a common framework allowing to account for several a priori assumptions on the solution, including a nonnegativity constraint and the preservation of edges in the image. The performance of the proposed algorithms are demonstrated on fluorescence confocal images of bacterial biosensors. Part 3 deals with the spectral unmixing problem from a geometrical viewpoint. A sufficient condition on abundance coefficients for the identifiability of endmembers is proposed. We derive and study a joint observation model and mixing model and demonstrate the interest of performing deconvolution as a prior step to spectral unmixing on confocal Raman microscopy data

En informatique, la notion de ressource est une notion centrale. Nous considérons comme ressource toute entité pouvant être composée ou décomposée en sous-entités. Plusieurs logiques ont été proposées afin de modéliser et d’exprimer des propriétés sur celles-ci, comme la logique BI exprimant des propriétés de partage et de séparation. Puisque les systèmes informatiques manipulent des ressources, la proposition de nouveaux modèles capturant la dynamique de ces ressources, ainsi que la vérification et la preuve de propriétés sur ces modèles, sont des enjeux cruciaux. Dans ce contexte, nous définissons de nouvelles logiques permettant la modélisation logique de la dynamique des ressources, proposant de nouveaux modèles et permettant l’expression de nouvelles propriétés sur cette dynamique. De plus, pour ces logiques, nous proposons des méthodes des tableaux et d’extraction de contre-modèles. Dans un premier temps, nous définissons de nouveaux réseaux de Petri, nommés ß-PN, et proposons une nouvelle sémantique à base de ß-PN pour BI. Puis nous proposons une première extension modale de BI, nommée DBI, permettant la modélisation de ressources ayant des propriétés dynamiques, c’est-à-dire évoluant en fonction de l’état courant d’un système. Ensuite, nous proposons une logique, nommée DMBI, modélisant des systèmes manipulant/produisant/consommant des ressources. Par ailleurs, nous proposons une nouvelle logique (LSM) possédant de nouvelles modalités multiplicatives (en lien avec les ressources). Pour finir, nous introduisons la séparation au sein des logiques épistémiques, obtenant ainsi une nouvelle logique ESL, exprimant de nouvelles propriétés épistémiques / In computer science, the notion of resource is a central concern. We consider as a resource, any entity that can be composed or decomposed into sub-entities. Many logics were proposed to model and express properties on these resources, like BI logic, a logic about sharing and separation of resources. As the computer systems manipulate resources, a crucial issue consists in providing new models that capture the dynamics of resources, and also in verifying and proving properties on these models. In this context, we define new logics with new models and new languages allowing to respectively capture and express new properties on the dynamics of resources. Moreover, for all these logics, we also study the foundations of proof search and provide tableau methods and counter-model extraction methods. After defining new Petri nets, called ß-PN, we propose a new semantics based on ß-PN for BI logic, that allows us to show that BI is able to capture a kind of dynamics of resources. After observing that it is necessary to introduce new modalities in BI logic, we study successively different modal extensions of BI. We define a logic, called DBI, that allows us to model resources having dynamic properties, meaning that they evolve during the iterations of a system. Then, we define a logic, called DMBI, that allows us to model systems that manipulate/produce/consume resources. Moreover, we define a new modal logic, called LSM, having new multiplicative modalities, that deals with resources. Finally, we introduce the notion of separation in Epistemic Logic, obtaining a new logic, called ESL, that models and expresses new properties on agent knowledge

O papel do Poder Judiciário no controle sobre políticas públicas tornou-se assunto frequente de debates jurídicos no Brasil. Porém, há necessidade de maior preocupação metodológica com a explicitação de ferramentas analíticas adequadas, que permitam compreender seu caráter coletivo e sua dimensão interdisciplinar. Outra carência sentida é a demonstração do significado das reflexões teóricas em situações concretas. Diante disso, esta dissertação possui dois objetivos. Primeiro, delinear uma estrutura analítica adequada para avaliação da atuação judicial no campo das políticas públicas necessárias para concretização de direitos sociais. Segundo, aplicar as ferramentas analíticas desenvolvidas em um estudo de caso. A fim de fixar suas premissas teóricas, o estudo trata inicialmente da emergência da noção de política pública, de sua relação com a teoria da separação de poderes, e do ressurgimento da questão da Justiça distributiva no âmbito do Judiciário. Em seguida, analisam-se as limitações estruturais do Judiciário e as condições em que se pode pensar em um controle judicial sobre políticas públicas. Posteriormente, aprofunda-se a análise do relacionamento entre o Judiciário, os órgãos políticos e a sociedade, através do exame do que se convencionou denominar diálogo institucional entre os Poderes. A dissertação encerra-se com um estudo de caso, em que põe à prova suas propostas teóricas, avaliando o papel do Judiciário brasileiro no âmbito da política assistencial do artigo 20 da Lei federal nº 8.742/93. / Le rôle du Pouvoir Judiciaire dans le contrôle de politiques publiques est objet fréquent de discussion juridique en le Brésil. Néanmoins, il y a besoin de plus de préoccupation méthodologique avec une structure analytique adéquate pour comprendre leur caractere collectif e leur dimension interdisciplinaire. Une autre carence est la démonstration de la signification de la pensée théorique dans de situations concrètes. Devant ceci, cette dissertation a deux objectifs. Le première objectif est de montrer une structure analytique adéquate pour évaluer la performance judiciaire dans le champ des politiques publiques nécessaires pour l implémentation de droits sociaux. Le deuxième objectif est d employer la structure analytique développé dans l étude de une situation concrète. Au début, l étude fixe ses prémisses théoriques. On examine lémergence de la notion de politique publique, sa relation avec le modèle de séparation des Pouvoirs, et la réapparition de la question de la Justice Distributive en la sphère du Pouvoir Judiciaire. Ultérieurement, on analyse les limitations structurelles du Pouvoir Judiciaire et les conditions dans lesquelles on peut penser en un contrôle du politiques publiques exercé par les juges. Enfin, on approfondit l analyse de la relation parmi le Pouvoir Judiciaire, les organes politiques et la société, avec la contribution de théories du dialogue institutionnel parmi les Pouvoirs. À la fin de la dissertation, on met à lépreuve ses propositions théoriques à travers un étude de une situation concrète: le rôle du Pouvoir Judiciaire brésilien dans le champ de la politique dassistance sociale de l article 20 de la loi fédérale n. 8.742/93.