Loin de seulement guider la lumière, les fibres optiques s'avèrent être extrêmement polyvalentes. Dotées de fonctions passives tel qu'un filtrage spectral, elles sont à la base de très nombreux capteurs de contraintes (température, pression, allongement, etc). Dopées d'ions de terres rares, elles acquièrent des propriétés de luminescence exploitées pour la réalisation d'amplificateurs ou de lasers. Parmi les matériaux utilisés pour préparer des fibres, la silice est le verre de référence. Les fibres à base de silice possèdent de très bonnes propriétés mécaniques, une très grande transparence et peuvent être produites à grande échelle. Cependant, certaines caractéristiques (énergie des phonons, solubilité, etc) de ce verre peuvent être néfastes pour les propriétés optiques des ions de terres rares. Depuis ma prise de fonction en tant que CR2 CNRS en 2002 au LPMC (Nice), mes activités de recherche concernent la conception, la fabrication et la caractérisation de fibres optiques à base de silice. En particulier, je m'intéresse aux propriétés spectroscopiques des ions de terres rares. Le premier projet présenté concerne l'efficacité des émissions issues du niveau 3H4 de Tm3+. Celle-ci est pratiquement nulle à cause de l'énergie élevée des phonons de la silice. Une étude matériau, spectroscopique et la mise en place de simulations numériques ont permis de rendre compatible ces fibres avec des applications d'amplificateurs vers 1,47 µm (pour la bande S des télécommunications) et des lasers autour de 810 nm (télécommunications, médical, etc). Un autre projet vise à s'affranchir des limitations de la silice en encapsulant les ions de terres rares dans des particules de taille nanométrique. Une voie de synthèse originale de ces nanoparticules est proposée, basée sur des mécanismes de séparation de phase mettant à profit les traitements thermiques appliqués lors du procédé standard de fabrication de préformes de fibres optiques (MCVD). Ces travaux et les autres présentés dans ce tapuscrit ont été menés dans le cadre de collaborations nationales et internationales. Ils ont aussi été l'occasion de nombreux stages pour des étudiants de licence, master, thèse et post-doc. Le dernier chapitre permet de compléter le tour d'horizon de mes activités : administration de la recherche, enseignements dispensés à l'Université de Nice-Sophia Antipolis, actions de diffusion de la culture scientifique, etc

Cette thèse s'est inscrite dans le cadre du projet ACACIA (Amélioration du CAptage du CO2 Industriel et Anthropique) soutenue par le pôle de compétitivité AXELERA et financé par " FUI " et " LE GRAND LYON ". Notre objectif était d'immobiliser l'anhydrase carbonique dans des gels inorganiques, en particulier la silice afin de préserver la structure de l'enzyme, sa fonctionnalité et de la protéger de l'environnement physico-chimique environnant. Pour cela, des essais préliminaires simples nous ont permis d'élaborer et de construire une cellule, comprenant membrane polymérique poreuse imprégnée de solution enzymatique aqueuse, ou de gel de silice lui-même imprégné de solution aqueuse d'enzyme. A partir de ce montage, nous avons étudié des paramètres importants de la membrane, comprenant un tampon, sa nature, molarité et son pH, ainsi que la taille des pores de la membrane et la concentration en enzyme. Il a été trouvé qu'un tampon à base de bicarbonate permet de déplacer l'équilibre de déprotonation du CO2(aq) vers un pH plus élevé, par l'apport des ions HCO3- équilibrés par des cations comme Na+, et favorise une contribution plus importante à la diffusion du CO2 à travers la membrane. Nous avons également observé que quelque soit le gaz de captage (100 % et / ou 10 % de CO2), le tampon et le type de membrane, une perméance maximum a été observée pour une concentration en enzyme de 0.2 mg mL-1.

Les variations des conditions d'oxydo-réduction dans les sols des zones humides, cultivés ou en friche, influent sur les mécanismes de mobilisation et d'immobilisation des éléments chimiques. La mobilité des éléments est étudiée dans des rizières de Camargue, dont les sols sont issus du comblement récent d'un paléochenal du Rhône. Les processus qui régissent les eaux de nappe sont déterminés à partir d'une acquisition en continu in situ des paramètres physico-chimiques. L'impact des alternances aérobie-anaérobie, liées au cycle annuel d'irrigation ou à des pluies orageuses, est analysé à haute fréquence dans les eaux de la nappe et de la lame de submersion. Dans la zone saturée du sol, en profondeur, ces perturbations engendrent précipitation et dissolution de phases minérales. Trente années d'irrigation ont suffi pour que la dynamique annuelle génère la création d'un horizon d'accumulation, contenant un front d'oxydo-réduction. Pendant une année sans irrigation, la dissolution des phases néoformées, carbonates et oxydes, de cet horizon, est amorcée. Dans l'horizon submergé de la rizière, silice, fer et plomb sont soumis à des fluctuations saisonnières, liées aux conditions réductrices et à l'activité du riz. Les teneurs en fer, manganèse et magnésium des eaux ne sont pas contrôlées par les phases minéralogiques connues. L'acidification à pH 4 par le riz pendant les quatorze jours de la phase de pré-reproduction fournit des éléments nutritifs à partir de la dissolution de phases solides. Les argiles mal cristallisées et les phytolithes sont altérés pour fournir du silicium à la plante.

Le développement rapide des lasers ultrabrefs constitue le moteur des progrès remarquables réalisés dans l'étude de la matière soumise à une irradiation intense. La génération de rayonnement X bref, mis en évidence dans ce type d'interaction, fait l'objet d'une attention particulière en raison de son intérêt pour mener des expériences d'imagerie. La courte longueur d'onde des rayons X (0,1 à 100 Å) permet en effet de sonder par diffraction la matière avec une résolution de l'ordre de la distance interatomique et de fournir ainsi une information directe sur la structure atomique d'un matériau. Délivrés de façon pulsée, ils permettent à la façon d'un stroboscope de sonder la dynamique de phénomènes ultrabrefs.<br />Dans ce cadre, nous avons étudié l'interaction d'un faisceau laser intense et bref avec des grains de poudre en écoulement. Ce système présente un certain nombre d'avantages techniques sur les cibles conventionnelles. D'un point de vue fondamental, cette étude permet d'évaluer l'influence de la structure particulière de ce nouveau type de cible sur l'interaction laser-matière.<br />Une première phase du travail a été consacrée à l'élaboration du système d'écoulement sous vide et à un choix de poudres permettant d'étudier différents régimes d'interaction. Nous avons ensuite étudié les propriétés de cette source, telles que l'extension spatiale et spectrale, l'émissivité ou la cadence de répétition maximale. Les flux de photons X obtenus sont comparables à ceux obtenus sur cible solide massive. Les spectres X mesurés nous permettent également de comprendre les phénomènes se produisant au cours de l'interaction.

Thèse doctorat : Thermique et Energétique : Villeurbanne, INSA : 200. / Titre provenant de l'écran-titre. Contient des références bibliographiques.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre.

L'élaboration des céramiques nanocomposites s'impose dans l'actualité comme une des voies la plus prometteuse pour l'obtention des matériaux céramiques ayant des propriétés remarquables. Toutefois, il s'agit d'une voie compliquée puisque la nanostructure et la densification des matériaux sont en général contradictoires. En effet, les relativement hautes températures et longues périodes de temps requises pour bien densifier les matériaux céramiques nanocomposites produisent le phénomène de grossissement des grains : dans ces conditions les phases présentes dans le composite cessent d'être nanostructurées. Dans ce contexte, l'utilisation de nouvelles techniques de frittage, telles que le " Spark Plasma Sintering " (SPS), peuvent aider à la consolidation de ce type de matériaux tout en conservant une microstructure fine. Ce travail de recherche a été consacré à l'élaboration des micro-nanocomposites alumine/5vol% SiC en utilisant trois techniques de frittage : conventionnelle ou naturelle (FN), le pressage à chaud (" Hot Pressing " ou HP) et principalement le frittage par " Spark Plasma Sintering ". Dans un premier temps, l'étape de dispersion des poudres d'alumine et de SiC a été optimisée afin de préparer des barbotines stables et homogènes et des poudres composites. Puis, les meilleures performances de la technique SPS par rapport aux autres techniques de frittage ont été mises en évidence. Ainsi, l'utilisation du frittage SPS permet une meilleure maîtrise de la microstructure : densité élevée, microstructure fine et la localisation des particules nanométriques principalement en position intergranulaire.

Le premier chapitre de ce manuscrit expose les différentes voies d'élaboration de films poreux par le procédé sol-gel et montre les avantages apportés par l'utilisation de couches mésoporeuses structurées par des tensioactifs. Ainsi, tout au long de ce travail, nous nous sommes attachés à préparer des films les mieux ordonnés possible. Par ailleurs, nous avons choisi des procédés d'élaboration compatibles avec la faible stabilité thermique des substrats ophtalmiques organiques. La partie suivante décrit la synthèse de films de silice mésoporeuse présentant des morphologies poreuses variées et le choix, parmi l'ensemble de ces structures, de celles dont la robustesse et la porosité finale conviennent pour l'élaboration de couches à bas indice de réfraction. Le troisième chapitre a pour objectif la préparation de couches dont le vieillissement est limité. Cet objectif s'inscrit dans le cadre plus général de la synthèse de couches mésoporeuses les plus hydrophobes et les mieux organisées possible. Cette étude aboutit sur l'élaboration d'un anti-reflets intégrant une couche mésoporeuse, déposée sur un empilement ophtalmique réel. Le système ainsi réalisé est caractérisé en termes de performances optiques et de tenue mécanique.

Lors de l'élaboration des aciers plats inoxydables, un recuit haute température de courte durée (60 s environ), sous atmosphère oxydante (O2/H2O/CO2/N2) est mis en place après laminage à froid. Ce recuit entraîne la formation d'une couche d'oxyde de faible épaisseur qui est éliminée par un décapage. Ces étapes de recuit et décapage peuvent entraîner une perte de qualité du produit fini, se traduisant par une perte de brillance. L'acier bistabilisé Ti, Nb (AISI 441) est sensible à la dégradation de surface. L'objectif de la thèse est d'identifier les phénomènes à l'origine de la perte de brillance. Les travaux menés consistent à étudier les couches d'oxyde et le comportement de l'acier lors du décapage. Une morphologie originale de l'interface interne avec la présence de protrusions métalliques a été observée. L'étude des protrusions par la microscopie électronique à balayage couplée à une sonde ionique focalisée : MEB-FEG/FIB, a permis de proposer un mécanisme décrivant leur formation. Ce mécanisme s'appuie sur la précipitation de la silice qui semble également être un élément clé pour comprendre la dégradation de surface. Un lien entre perte de brillance et teneur en chrome dans le substrat a été établi. La déchromisation de l'acier liée au recuit est susceptible d'être facilitée par les protrusions.

Les procédés de fabrication de composants optiques ont un impact sur leur capacité à soutenir de forts flux laser. Nous présentons les travaux menés sur les procédés de polissage et l'optique diffractive pour en comprendre et améliorer les performances.