Ce travail de thèse porte sur la conception et la réalisation de capteurs optiques ultracompacts et sensibles utilisant le mode d'interrogation en intensité pour la détection d'analytes chimiques et biologiques. Deux approches, l'intégration hybride et l'intégration monolithique, ont été explorées durant cette thèse. Après un descriptif des outils d'analyse et de conception de guides d'onde et de micro résonateurs en anneaux, le manuscrit présente l'intégration hybride d'un laser Fabry-Perot en semiconducteur III-V avec un résonateur en anneau basé sur du matériau SOI. Le laser Fabry-Perot à faible coût fonctionnant en multimode longitudinal a été utilisé comme peigne de référence pour le résonateur en anneau en contact avec un échantillon liquide. L'effet Vernier a été implanté dans le système de détection en utilisant le mode d'interrogation en intensité. La largeur spectrale étroite du laser avec sa densité de puissance élevée ont permis d'obtenir un capteur de plus haute sensitivité en comparaison avec le capteur en double anneaux réalisé précédemment. Une étude numérique d'un capteur composé d'un laser Fabry-Perot et deux résonateurs en anneaux permettant de compenser la fluctuation de température a été ensuite présentée. Concernant l'intégration monolithique, l'interface entre oxyde et non-oxyde après l'oxydation de AlGaAs a été étudiée au Central de Technologies du LPN/CNRS. Un phénomène d'oxydation verticale de GaAs ou AlGaAs avec une faible teneur en aluminium activée par une couche voisine oxydée de AlGaAs avec une forte teneur en aluminium a été identifié expérimentalement. Afin de limiter l'oxydation verticale et de réduire la rugosité des interfaces, des guides d'onde basés respectivement sur une structure intégrant un super-réseau et sur une structure standard ont été fabriqués et caractérisés. L'impact de l'hydrogène sur l'activation du processus d'oxydation de GaAs ou AlGaAs avec une faible teneur en Al a été mis en évidence. Enfin, ce manuscrit décrit la réalisation et la caractérisation d'un laser Fabry-Perot fonctionnant en mode TM. Ce laser constitue une brique important vers l'intégration monolithique d'un capteur extrêmement sensible.

Detta är en kvalitativ studie om över- och underordning i heterosexuella pars vardag. Carin Holmbergs (1993) avhandling " Det kallas kärlek" är min största hjälp och det är från den jag hämtat större delen av de teorier jag använt. Holmbergs (1993) teorier om könsmakt är min utgångspunkt. Det var hennes avhandling som lade grunden och väckte mitt intresse för att göra en liknande studie. Jag gjorde fyra gruppintervjuer med en mindre observation. De slutsatser jag kan dra utifrån det empiriska materialet är att kvinnorna i regel är underordnade männen ifråga om att det är kvinnorna som tar på sig det största ansvaret för hemmet sysslor och befriar männen från att ta ansvar. Männen är de som valt bort vissa sysslor hemma och kan då göra de saker de själva tycker är roligast. Jag kan inte se något tydlig över- och underordning i mina informanters sätt att agera under intervjuerna.

As a comparative study, the global performance of two cases for a floating harbor system are researched by numerical analysis and compared with results from experiments: one is a two-body case such that a floating quay is placed next to a fixed quay, a normal harbor, and the other is a three-body case such that a container ship is posed in the middle of the floating quay and the fixed quay. The numerical modeling is built based on the experimental cases. Mooring system used in the experiments is simplified to sets of linear springs, and gaps between adjacent bodies are remarkably narrow as 1.3m~1.6m with reference to large scales of the floating structures; a water plane of the fixed quay is 480m×160m, and the ship is 15000 TEU (twenty-foot equivalent unit) class. With the experiment-based models, numerical analysis is implemented on two domains: frequency domain using a three dimensional constant panel method, WAMIT, and time domain using a coupled dynamic analysis program of moored floating structures, CHARM3D/HARP. Following general processes of the two main tools, additional two calibrations are implemented if necessary: revision of external stiffness and estimation of damping coefficients. The revision of the external stiffness is conducted to match natural frequency of the simulation with that of the experiment; to find out natural frequencies RAO comparison is used. The next, estimation of damping coefficients is carried out on time domain to match the responses of the simulation with those of the experiment. After optimization of the numerical analysis, a set of experimental results from regular wave tests is compared with RAO on frequency domain, and results from an irregular wave test of the experiment are compared with response histories of simulation on time domain. In addition, fender forces are compared between the simulation and experiment. Based on response histories relative motions of the floating quay and container ship are compared. And the floating harbor system, the three-body case, is compared with a conventional harbor system, a fixed quay on the portside of the container ship, in terms of motions of the container ship. As an additional simulation, the three-body case is investigated on an operating sea state condition. From the present research, the experimental results are well matched with the numerical results obtained from the simulation tools optimized to the experiments. In addition, the floating harbor system show more stable motions of the container ship than the conventional harbor system, and the floating harbor system in the operating sea state condition have motions even smaller enough to operate in term of relative motions between the floating quay and the container ship.

This work was conducted to help understand a premature and irregular water breakthrough which resulted from a waterflooding project in the increment II region of Haradh oilfield in Saudi Arabia using different geophysical methods. Oil wells cannot sustain the targeted oil production rates and they die much sooner than expected when water enters the wells. The study attempted to identify fracture systems and their role in the irregular water sweep. Single-well acoustic migration imaging (SWI), walkaround vertical seismic profiling (VSP) and cross-dipole shear wave measurements were used to detect anisotropy caused by fractures near and far from the borehole. The results from all the different methods were analyzed to understand the possible causes of water fingering in the field and determine the reasons for discrepancies and similarities of results of the different methods. The study was done in wells located in the area of the irregular water encroachment in Haradh II oilfield. Waterflooding was performed, where water was injected in the water injector wells drilled at the flanks of Harahd II toward the oil producer wells. Unexpected water coning was noticed in the west flank of the field. While cross-dipole and SWI measurements of a small-scale clearly identify a fracture oriented N60E in the upper tight zone of the reservoir, the VSP measurements of a large-scale showed a dominating fracture system to the NS direction in the upper highpermeability zone of the same reservoir. These results are consistent with the directions of the three main fracture sets in the field at N130E, N80E and N20E, and the direction of the maximum horizontal stress in the field varies between N50E and N90E. Results suggested that the fracture which is detected by cross-dipole at 2 to 4 ft from the borehole is the same fracture detected by SWI 65 ft away from the borehole. This fracture was described using the SWI as being 110 ft from top to bottom, having an orientation of N60E and having an angle of dip of 12° relative to the vertical borehole axis. The detected fracture is located in the tight zone of the reservoir makes a path for water to enter the well from that zone. On the Other hand, the fractures detected by the large-scale VSP measurements in the NS direction are responsible for the high-permeability in the upper zone of the reservoir.

Fluorescence correlation spectroscopy has become a standard technique for modern biophysics and single molecule spectroscopy research. Here is presented a novel widefield extension of the established single-point technique. Flow in microfluidic devices was used as a model system for microscopic motion and through widefield fluorescence correlation spectroscopy flow profiles were mapped in three dimensions. The technique presented is shown to be more tolerant to low signal strength, allowing image data with signal-to-noise values as low as 1.4 to produce accurate flow maps as well as utilizing dye-labeled single antibodies as flow tracers. With proper instrumentation flows along the axial direction can also be measured. Widefield fluorescence correlation spectroscopy has also been utilized to produce super-resolution confocal microscopic images relying on the single-molecule microsecond blinking dynamics of fluorescent silver clusters. A method for fluorescence modulation signal extraction as well as synthesis of several novel noble metal fluorophores is also presented.

Contrairement à leurs homologues LiMPO4 (M : métal de transition) de structure olivine, les vanadates LiMVO4 cristallisent avec des structures type spinelle ou Na2CrO4. De façon générale, peu de composés cristallisent avec ce dernier type structural car de fortes contraintes stériques existent au sein de cette structure. Ainsi l'étude de la substitution du cadmium au lithium dans le composé LiCdVO4 a mis en évidence l'existence de structures modulées pour des compositions (Li1 xCdx/2)CdVO4 (0,4 < x ≤ 2/3). Les structures de ces composés ont été résolues dans le formalisme de super-espace. <br />L'étude du système homologue au sodium (Na1xCdx/2)CdVO4 (0 ≤ x ≤ 1) n'a pas permis d'isoler des phases modulées. La substitution du sodium au cadmium engendre de fortes contraintes stériques qui sont à l'origine d'une transition structurale de la structure type Na2CrO4 à la structure maricite. Cette transition a permis d'étendre le système jusqu'au composé limite (Cd1/2)CdVO4 (x = 1).<br />Afin d'étendre notre compréhension des différences structurales entre les phosphates et les vanadates de formule générale AA'BO4 (A : alcalin et cation d10, A' : métal de transition, B : P et V), les séries AMnPO4 et AMnVO4 ont été étudiées et ceci a permis de synthétiser et caractériser les nouveaux composés AMnVO4 avec A : Cu, Na, Ag, K, Rb et AMnPO4 avec A : Rb et Ag. Un résultat surprenant a été obtenu avec le nouveau composé KMnVO4 qui cristallise avec une structure de type pérovskite déficitaire en oxygène.

Plane-layer geometry convection models remain useful for modelling planetary mantle dynamics however they yield significantly warmer mean temperatures than spherical shell models. For example, in a uniform property spherical shell with the same radius ratio, f, as the Earth's mantle; a bottom heating Rayleigh number, Ra, of 10^7 and a nondimensional internal heating rate, H, of 23 (arguably Earth-like values) are insufficient to heat the mean temperature, θ, above the mean of the non-dimensional boundary value temperatures (0.5), the temperature in a plane-layer model with no internal heating. This study investigates the impact of this geometrical effect in convection models featuring uniform and stratified viscosity. To address the effect of geometry, heat sinks are implemented to lower the mean temperature in 3D plane-layer isoviscous convection models. Over 100 models are analyzed, and their mean temperatures are used to derive a single equation for predicting θ, as a function of Ra, H and f in spherical and plane-layer systems featuring free-slip surfaces. The inclusion of first-order terrestrial characteristics is introduced to quantitatively assess the influence of system geometry on planetary scale simulations. Again, over 100 models are analyzed featuring a uniform upper mantle viscosity and a lower mantle viscosity that increases by a factor of 30 or 100. An effective Rayleigh number, Raη, is defined based on the average viscosity of the mantle. Equations for the relationship between θ, Raη, and H are derived for convection in a spherical shell with f = 0.547 and plane-layer geometries. These equations can be used to determine the appropriate heating rate for a plane-layer convection model to emulate spherical shell convection mean temperatures for effective Rayleigh numbers comparable to the Earth’s value and greater. Comparing cases with the same H and Raη, the increased lower mantle viscosity amplifies the mismatch in mean temperatures between spherical shell and plane-layer models. These findings emphasize the importance of adjusting heating rates in plane-layer geometry models and have important implications for studying convection with temperature-dependent parameters in plane-layer systems. The findings are particularly relevant to the study of convection in super-Earths where full spherical shell calculations remain intractable.

Les microscopies optiques super-résolues aident à mieux comprendre certains mécanismes biomoléculaires, notamment au sein des neurones. Nous avons construit un tel microscope de type STED (STimulated Emission Depletion) pour observer des défauts azote-lacune (NV) fluorescents dans le diamant, et avons atteint une résolution de 50 nm. À plus long terme, cet instrument permettra d'étudier l'organisation macromoléculaire de protéines impliquées dans la plasticité synaptique, et marquées avec des nanodiamants (ND) fluorescents. Dans cette perspective, nous avons étudié la limite de résolution du STED pour des ND de tailles sub-longueur d'onde. Nos expériences, menées avec l'équipe de Stefan Hell (Max Planck Institute for Biophysical Chemistry) ont montré que la taille du spot STED d'un NV dans un ND pouvait atteindre 10 nm, performance similaire à celle obtenue dans un diamant macroscopique. Nous pouvons aussi résoudre plusieurs centres NV dans un ND séparés de seulement ~15 nm. Ces résultats sont en accord avec les simulations numériques faites par l'équipe de Jean-Jacques Greffet (Laboratoire Charles Fabry). En parallèle, nous avons démontré l'internalisation spontanée de ND fluorescents dans des neurones corticaux d'embryons de souris en culture primaire, et étudié leur colocalisation avec des vésicules du réseau trans-Golgi. Enfin, nous avons débuté l'étude du trafic des vésicules contenant les ND et montré qu'il dépend du réseau de microtubules. Les paramètres du mouvement sont compatibles avec ceux des moteurs moléculaires, mais nous nous attendons à ce qu'ils soient différents dans le cas de la surexpression de protéines impliquées dans le trafic (travail en cours).

Le but de ce travail de thèse est de développer des aérogels biosourcés, mécaniquement résistants et thermiquement très isolants (voire super-isolants). Les aérogels à base de cellulose, souvent appelés " aérocelluloses ", sont connus pour être très poreux et extrêmement légers. Ils présentent en revanche une grande dispersion de tailles de pores, donnant de propriétés thermiques relativement modestes. Nous avons étudié plusieurs approches pour améliorer la morphologie des aérocelluloses: la modification du solvant, la réticulation chimique de la cellulose et la formation d'hybrides avec d'autres polymères. La réticulation de la cellulose a réellement permis d'affiner la structure poreuse de l'aérocellulose vers une nano-structuration ce qui a amélioré la conductivité thermique, s'approchant du domaine de la super-isolation (0.026 W.m-1.K-1). Un autre polysaccharide, la pectine, a été utilisé pour préparer un aérogel également poreux et très léger, " l'aéropectine ". L'aéropectine et l'aérocellulose présentent de fortes similitudes dans leur morphologie. Cependant, l'aéropectine possède de meilleures propriétés thermiques, super-isolantes (0.020 W.m-1.K-1), grâce à la nano-structuration du réseau poreux. Ces aérogels sont 100% biosourcés avec un faible impact environnemental, et sont très prometteurs non seulement pour l'isolation thermique mais également pour de nombreuses autres applications, telle que la libération contrôlée de médicaments ou la catalyse. La formation d'aérogel de silice à l'intérieur de la structure poreuse d'aéropectine a augmenté la surface spécifique jusqu'à 700 m2/g et a permis de diminuer la conductivité thermique (0.017 W.m-1.K-1).

Plane-layer geometry convection models remain useful for modelling planetary mantle dynamics however they yield significantly warmer mean temperatures than spherical shell models. For example, in a uniform property spherical shell with the same radius ratio, f, as the Earth's mantle; a bottom heating Rayleigh number, Ra, of 10^7 and a nondimensional internal heating rate, H, of 23 (arguably Earth-like values) are insufficient to heat the mean temperature, θ, above the mean of the non-dimensional boundary value temperatures (0.5), the temperature in a plane-layer model with no internal heating. This study investigates the impact of this geometrical effect in convection models featuring uniform and stratified viscosity. To address the effect of geometry, heat sinks are implemented to lower the mean temperature in 3D plane-layer isoviscous convection models. Over 100 models are analyzed, and their mean temperatures are used to derive a single equation for predicting θ, as a function of Ra, H and f in spherical and plane-layer systems featuring free-slip surfaces. The inclusion of first-order terrestrial characteristics is introduced to quantitatively assess the influence of system geometry on planetary scale simulations. Again, over 100 models are analyzed featuring a uniform upper mantle viscosity and a lower mantle viscosity that increases by a factor of 30 or 100. An effective Rayleigh number, Raη, is defined based on the average viscosity of the mantle. Equations for the relationship between θ, Raη, and H are derived for convection in a spherical shell with f = 0.547 and plane-layer geometries. These equations can be used to determine the appropriate heating rate for a plane-layer convection model to emulate spherical shell convection mean temperatures for effective Rayleigh numbers comparable to the Earth’s value and greater. Comparing cases with the same H and Raη, the increased lower mantle viscosity amplifies the mismatch in mean temperatures between spherical shell and plane-layer models. These findings emphasize the importance of adjusting heating rates in plane-layer geometry models and have important implications for studying convection with temperature-dependent parameters in plane-layer systems. The findings are particularly relevant to the study of convection in super-Earths where full spherical shell calculations remain intractable.