Cette étude porte sur le développement de nanoparticules pour différentes applicationsbiologiques. Trois systèmes de nanoparticules ont été mis au point : des clusters de nanoparticulesmagnétiques pour l’extraction par magnétophorèse d’objets biologiques, des agents de contrastemultimodaux (IRM, fluorescence dans le proche infrarouge) pour le diagnostic de l’athérosclérose etdes nanoparticules de silice fluorescentes doublement marquées pour la détection de tumeurs in vivo.Au cours de cette étude, une stratégie de greffage de surface de silice par des macromolécules depoly(oxyde d’éthylène) (PEG) permettant d’atteindre de hautes densités de greffage. Cette PEGylationpermet, d’annuler les interactions non spécifiques dans le cadre de l’extraction magnétique rendantainsi ce système plus efficace, et de conférer aux nanoparticules des propriétés de furtivité vis-à-vis dusystème immunitaire dans le cadre du marquage de tumeurs. Le contrôle du nombre de biomoléculesgreffées régiosélectivement sur les nanoparticules (Annexine A5, ou fragments d’anticorps) ainsi quel’étude des interactions biomoléculaires par des techniques de biophysique (SPR, QCM-D) ont permisd’optimiser la propriété de reconnaissance des nano-objets pour leurs cible respective. Enfin, les nanoobjetsont été évalués dans le cadre de leur application. / The aim of this study was the design of nanoparticles for three different biologicalapplications: magnetic nanoparticles cluster for magnetic extraction of biological materials,multimodal contrast agents (MRI and near infrared fluorescence imaging) for atherosclerosisdiagnosis, and fluorescent silica nanoparticles with two different dyes for in vitro and in vivo tumorlabeling. One part of the project dealt with the developement of a new grafting method ofpoly(ethylene oxide) macromolecules onto nanoparticle’s silica surfaces (PEGylation) in order toobtain a high grafting densities. The obtained results have shown that this PEGylation reduces the nonspecificprotein adsorption allowing a better extraction and sorting efficiency, and also permitsnanoparticles to escape the surveillance of the immune system for in vivo tumor labeling. Therefore,the biomolecular recognition of the nanoparticles has been optimized by controlling the number ofconjugated biomolecules and by studying this biomolecular recognition using biophysical methods(SPR, QCM-D). Finally, the different nano-objects were evaluated in the context of their respectiveapplication.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01_Capa_Sumario.pdf: 97224 bytes, checksum: 84cdd855f48b9820d3374a610091b98c (MD5) Previous issue date: 2010-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The main goal of this work was the synthesis of silsesquioxane oligomers containing amine and phenyl groups, and the subsequent formation of an organic-inorganic hybrid by reaction of amine groups of the silsesquioxane precursor with the epoxy rings of bisphenol A diglycidyl ether (BADGE). The sol-gel process adopted in the oligomers syntheses proved to be efficient for the condensation reaction between 3-aminopropyltriethoxysilane and phenyltriethoxysilane. Epoxy-silsesquioxane hybrids prepared from oligomers with different condensation degrees were studied. These matrices were further reinforced with 0.25 % (w/w) of multi-walled carbon nanotube (MWCNT). Resin transfer molding (RTM) was also used to produce reinforced nanocomposites with carbon fiber (CF) and MWCNT (0.25 and 0,50 % (w/w)). Liquid state 29Si nuclear magnetic resonance analysis indicated that T3 structure is the major phase forming the synthesized oligomer. Infrared spectroscopy analyses confirmed the formation of epoxy-copolysilsesquioxane hybrid and showed that a high degree of cure was achieved after the addition of an aliphatic polyamine, however, an increase in thermal stability of produced hybrids was not observed. Glass transition temperatures (Tg) obtained by dilatometry and DMA did not show a trend of increase or decrease in this property for the produced hybrids by casting. The cured hybrids presented a brittle type fracture, similar to epoxy resin. The addition of MWCNT to the hybrid matrix did not influence the tensile mechanical properties (Young modulus and tensile strength) and caused a reduction in the Tg of the nanocomposites. Good wettability of CF by resin was observed in the nanocomposites obtained by RTM, providing significant increases in mechanical properties under tensile and impact, however, the Tg s decreased by 30 % in relation to epoxy. Unlike casting molding, the addition of MWCNT in the RTM process provided a significant increase in the mechanical properties analyzed. / Este trabalho teve por objetivo a síntese de oligômeros de silsesquioxanos contendo grupos amino e fenil, e a posterior formação de um híbrido orgânico-inorgânico pela reação dos grupos amino do precursor silsesquioxano com o anel epoxídico da resina diglicidil éter de bisfenol A (DGEBA). O processo sol-gel adotado na síntese dos oligômeros demonstrou ser eficiente na reação de condensação entre o 3-aminopropiltrietoxissilano e feniltrietoxissilano. Matrizes híbridas com silsesquioxanos de diferentes graus de condensação foram estudadas. A estas matrizes foram adicionados 0,25 % (m/m) de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT). A moldagem por transferência de resina (RTM) foi utilizada na produção de nanocompósitos reforçados com fibra de carbono (CF) e MWCNT (0,25 e 0,50 % (m/m)). Análise de ressonância magnética nuclear 29Si em solução revelou que o sítio T3 é a maior fase constituinte do oligômero sintetizado. Espectroscopia de infravermelho confirmou a formação do híbrido epóxidocopolissilsesquioxano e mostrou que um alto grau de cura foi atingido após a adição de uma poliamina alifática, contudo, não se observou aumento na estabilidade térmica dos híbridos produzidos. As temperaturas de transição vítrea (Tg) obtidas por dilatometria e DMA não apresentaram uma tendência de aumento ou decréscimo nesta propriedade dos híbridos produzidos por casting. Os híbridos curados apresentaram caráter de fratura do tipo frágil, semelhante à resina epoxídica. A adição de MWCNT às matrizes híbridas não influenciou as propriedades mecânicas sob tração (módulo de elasticidade e tensão máxima) e provocou uma diminuição da Tg nos respectivos nanocompósitos. Uma boa molhabilidade das CF pela resina foi observada nos nanocompósitos obtidos por RTM proporcionando aumentos expressivos nas propriedades mecânicas sob tração e impacto, contudo, as Tg s apresentaram uma queda de 30 % em relação ao epóxido. Ao contrário da moldagem por casting, no RTM a adição de MWCNT proporcionou aumentos significativos nas propriedades mecânicas analisadas.

Estudos sistemáticos utilizando a técnica de SAXS foram realizados no síncrotom do LURE (Orsay) com feixe intenso de geometria pontua:, para descrever a cinética e as estruturas obtidas durante as etapas de transformação sol -> gel úmido -> gel seco -> vidros de sílica . As análises foram feitas em termos de uma lei de potência I = q-? cujo expoente está relacionado a dimensão fractal de massa ou de superfície das estruturas. Devido a polidispersividade das unidades espalhadoras as dimensões fractais verificadas podem ser resultados de dimensões reais encobertas por uma distribuição de tamanhos. As curvas obtidas para a cinética de gelificação e envelhecimento dos géis úmidos mostram expoentes que indicam fractalidade de massa e, posteriormente, de superfície. Uma microestrutura composta, que pode resultar de uma agregação limitada por difusão (DLA) seguido de agregação de agregados (C-C) foi observado nas soluções básicas. Por outro lado, os agregados ácidos parecem surgir do crescimento contínuo de cadeias até atingir a interligação com outros agregados com uma cinética que pode ser descrita pelo modelo DLA. No estado de aerogeis outras técnicas como picnometria de mercúrio e hélio, microscopia eletrônica de transmissão e adsorção de gás de nitrogênio, foram também aproveitadas. Nestes materiais encontramos em uma faixa estreita de escala, um expoente indicando fractalidade de massa, embora com superfície lisa. Os resultados estão de acordo com um modelo de estrutura que tem uma matriz de SiO2 densa. A estrutura fractal desaparece durante o tratamento térmico de densificação devido ao rearranjo estrutural. / Systematic SAXS studies have been performed at the LURE synchrotron (Orsay) using an intense beam of point-like cross-section to describe the kinetic and the structure obtained during the sol-> humid gel -> dry gel ->silica glass. The analysis were done in terms of a power law, I = q-? , whose exponent is related to mass and surface fractal dimensions of the structures. Due to polidispersity of the scattering units the found fractal dimensions can be \"smeared\" dimensions that result from a size distribution. All the kinetic and aging humids curves showed evidenced of fractal structures. A composed microstructure that can be originated by clustering of clusters (C-C) of primary units grown by diffusion limited-aggregation (DLA), was observed for basic gels. By other hand, the acidic cluster seems to grow continuously reaching gelation through crosslinking of the clusters. The DLA model seems to describe this process. In the aerogels study others techniques like density measurements using Hg and He, TEM and adsorption of N2 gas were done along with SAXS measurements. Here we could find a narrow range in which the system is a mass fractal, although its surface has been already smoothened. The results agree with a dense SiO2 matrix model. During the densification no fractal structure was verified due to structural rearrangements at high temperature.

Esse trabalho de tese descreve a síntese e a caracterização de materiais amorfos e cristalinos na forma de pó e de filmes finos pertencentes ao sistema Er2O3-Y2O3-Al2O3-B2O3. O principal objetivo do trabalho foi o de obter filmes finos amorfos contendo íons Er3+ próximo à composição YAI3(BO3)4 (YAB), visando sua aplicação como amplificador em dispositivos ópticos integrados. Na síntese das amostras foi empregado o método dos precursores poliméricos e o método sol-gel. Uma vez estabelecida às condições de síntese das resinas e de sóis estáveis, diferentes parâmetros foram otimizados visando à deposição de filmes relativamente espessos e amorfos. As propriedades térmicas, estruturais e ópticas de amostras cristalinas ou amorfas, na forma de pó e na forma de filmes finos, foram caracterizadas através das técnicas de análise termogravimétrica, calorimetria exploratória diferencial, difração de raios X, espectroscopia vibracional na região do infravermelho com transformada de Fourier, espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de varredura de alta resolução, microscopia de força atômica, espectroscopia \"m-line\", medidas de espectros de luminescência. Baseado na análise térmica e estrutural das amostras na forma de pó, foi possível realizar a síntese de amostras na forma de filmes finos de composição Y1-xErxAl3(BO3)4 que apresentaram características estruturais, microestruturais e ópticas adequadas à aplicação desejada. Através do estudo das propriedades térmicas e estruturais, foi observado que as amostras preparadas através do método dos precursores poliméricos e do método sol-gel apresentam respectivamente uma temperatura de transição vítrea (Tg) à 723 &#176C e à 746 &#176C e uma temperatura de cristalização (Tc) à 814 &#176C e à 830&#176C. O tratamento térmico à aproximadamente 1150 &#176C da amostra amorfa na forma de pó de composição Y0,9Er0,1Al3(BO3)4 contendo boro em excesso levou a obtenção de uma solução sólida cristalina de composição Y0,9Er0,1Al3(BO3)4. No que se refere às propriedades dos filmes finos, as melhores condições de densificação, homogeneidade, eficiência de guiamento, emissão luminescente e tempo de vida foram observadas quando os filmes de composição Y0,9Er0,1Al3(BO3)4 foram tratados entre as temperaturas de Tg e Tc. Os filmes amorfos de composição Y0,9Er0,1Al3(BO3)4 se comportam como guias monomodos, apresentando alta emissão luminescente e um tempo de vida comparável a outros sistemas amorfos a base de boro. Esse comportamento mostra a viabilidade de aplicação desses filmes amorfos como amplificadores ópticos planares. / This work specifies the synthesis and the characterization of amorphous and crystalline powder and thin films materials belonging to the Er2O3-Y2O3-Al2O3-B2O3 system. The main objective of this work was to develop amorphous thin film samples near the YAI3(BO3)4 composition with yttrium partially substituted by erbium Y1-xErxAl3(BO3)4 with the aim of applying these thin films as waveguide amplifiers in integrated optical systems. The polymeric precursor and the sol-gel methods were applied in order to produce such thin films. After the first step where the conditions to obtain very stable resins and sols was established, different parameters were adjusted aiming the deposition of thick and stable thin films. To well define the best conditions to obtain amorphous and dense thin films, the powder samples of the same compositions were first characterized by thermal analysis techniques, X-ray diffraction, IR and Raman spectroscopies, high resolution electron microscopy and atomic force microscopy. From thermal analysis and structural results, it was observed that the samples prepared from the polymeric precursor and sol-gel methods exhibit glass transition temperatures, Tg, at 723 and 746 &#176C and cristallisation temperatures, Tc, at 814 and 830 &#176C, respectively. The heat treatment at around 1150 &#176C of Y0,9Er0,1Al3(BO3)44 powder sample containing a smaller amount of boron in excess produced by both methods lead to the formation of a crystalline solid solution of the same composition without the presence of secondary phases. These results show that dense, free of cracks, thick and homogeneous thin films could be obtained when they were submitted at a heat treatment in temperatures between Tg and Tc. From the \"m-line\" spectroscopy technique and luminescence measurements we observed that the Y0,9Er0,1Al3(BO3)4 amorphous thin films can be considered as monomode waveguides showing a high luminescence intensities and a lifetime similar to other amorphous borate systems. These results show the potentiality to apply such amorphous thin films as optical planar amplifiers.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho apresenta a síntese, caracterização e estudo fotoluminescente de nanopartículas à base de óxido misto de estanho e titânio dopadas com európio, térbio e neodímio visando à utilização como marcadores luminescentes em sistemas biológicos. As sínteses foram feitas pelos métodos de coprecipitação, sol-gel proteico e Pechini e as partículas foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho, análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e espectroscopia de absorção de raios X. Os estudos das propriedades fotoluminescentes foram realizados para os luminóforos dopados com európio, térbio e neodímio, sintetizados pelo método de coprecipitação. Para o luminóforo dopado com európio foi possível calcular os parâmetros de intensidade e o rendimento quântico e este apresentou resultados satisfatórios. Tratando-se de uma marcação em sistemas biológicos fez-se necessário a funcionalização destas partículas para que as mesmas se liguem à parte biológica a ser estudada. Sendo assim, funcionalizou-se as nanopartículas pelos métodos de microondas e Stöber e caracterizou-se por espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia por dispersão de energia e difração de raios X, obtendo-se resposta qualitativa da eficácia da funcionalização. O método espectroscópico da ninidrina foi utilizado para a quantificação da funcionalização dos luminóforos. Os estudos fotoluminescentes das partículas funcionalizadas demonstram a viabilidade do uso destes luminóforos como marcadores luminescentes. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Marco Antonio Oliveira da Silva (maosilva@ipen.br) on 2017-05-25T17:33:34Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-05-25T17:33:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fósforos a base de silicatos de Ca e Mg foram preparados pelo método sol-gel combinado com o processo de sais fundidos. O gel de sílica foi obtido a partir da solução de Na2SiO3 usando soluções de cloretos de európio, disprósio, cálcio e magnésio. Assim, estes cloretos foram homogeneamente distribuídos no gel. O gel obtido foi seco e tratado termicamente a 900°C por 1h para permitir a fusão dos sais presentes. Em seguida o material foi lavado com água até teste negativo para íons Cl- e seco em estufa a 80°C. A redução do európio para Eu2+ foi realizada em um forno sob atmosfera de 5% de H2 e 95% de Ar a 900°C por 3h para obter os fósforos de CaMgSi2O6:Eu2+ e CaMgSi2O6:Eu2+:Dy3+. Nos difratogramas de DRX das amostras, a diopsita foi identificada como fase cristalina principal e quartzo, como a secundária. Micrografias obtidas por MEV (microscopia eletrônica de varredura), das amostras, mostraram morfologia acicular, esférica, folhas e bastonetes das partículas e dos aglomerados . Curva de análise térmica (TGA-DTGA) revelou que a temperatura de cristalização do CaMgSi2O6:Eu2+ é próxima de 765°C. Estudos de espectroscopia de fotoluminescência foram baseados nas transições interconfiguracionais 4fN → 4fN-1 5d do íon Eu2+. O espectro de excitação apresentou banda larga relativa à transição de transferência de carga ligante metal (LMCT) O2- (2p) → Eu3+ na região de 250 nm e bandas finas oriundas das transições 4f → 4f do íon Eu3+ , mostrando a transição 7F0 → 5L6 em 393 nm quando a emissão é monitorada em 583,5 nm. E o espectro de emissão com excitação monitorada em 393 nm apresentou picos finos entre 570 e 750 nm característicos das transições 5D0 → 7 FJ (J = 0 - 5) do íon Eu3+ , indicando que o íon Eu3+ se encontra em um sítio com centro de inversão. Os resultados obtidos indicam que o método desenvolvido é viável na síntese de fóforos, CaMgSi2O6:Eu2+ e CaMgSi2O6:Eu2+:Dy3+ como foi proposto. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Isabella Tereza Ferro Barbosa.pdf: 1500669 bytes, checksum: 82ebaab9bd4deeb9abb1fde076f7951a (MD5) Previous issue date: 2011-03-03 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / The use of hydrogels combined with various additives in tissue regeneration and wound scarring, injuries and burnings has been an option in treatments of difficult scarring, infected-bleeding wounds, burnings and other diseases whose treatments, moist and sterilized resources are required. The hydrogels based on poly (N-vinyl-2-pyrrolidone) are membranes that form an effective barrier over the wound. It protects against the intrusion of external bacteria. It allows the passage in and out of oxygen and medicaments, since they are permeable to them. Pseudobohemite obtained by the sol-gel process are nanoparticles that present a highly superficial area, with expressive characteristic of bleeding absorption. They can adsorb large concentrations of medicaments released gradually in a site containing large amount of water, as it is the case of hydrogel membranes. The therapeutical attributes of hydrogel membranes are highly influenced by the presented concentration of water, about 85 to 90%, which determines the useful life and mechanical attributes of the product. Hydrogel based on PVP presents poor mechanical properties, which makes more difficult the handling of larger curatives. The objective of the study in obtaining hydrogel, based on PVP containing sodium alginate and nanoparticles of pseudobohemite obtained by sol-gel process consists in getting membranes with better mechanical properties and possible to incorporate suitable drugs to each kind of injures. In this study, were obtained and characterized membranes PVP based hydrogels (10%) containing sodium alginate nanoparticles pseudoboehmite concentrations of 1% and 3% respectively. The membranes were obtained by ionizing radiation dose of 25 kGy. The characterization of the membranes was performed by means of tensile tests and the physical-chemical gel fraction / fraction of the sun, swelling, dehydration isotherm is a function of time and thermal analysis. The results showed that the membranes of PVP containing sodium alginate showed higher degree of crosslinking (gel fraction higher), greater strength, greater degree of dehydration as a function of time and gel fraction higher water absorption compared to traditional membranes, only based PVP. / O uso de hidrogéis combinados com diversos aditivos na regeneração de tecidos e cicatrizações em ferimentos, lesões e queimaduras vem sendo uma opção em tratamentos de difícil cicatrização, em ferimentos infeccionados com exsudação e outras enfermidades cujos tratamentos necessitam de meios úmidos e estéreis. Os hidrogéis a base de poli (N-vinil-2- pirrolidona) são membranas que formam uma barreira efetiva no ferimento, contra a intrusão de bactérias externas, embora permitam a passagem de oxigênio e de medicamentos, por serem permeáveis a eles. Pseudoboemitas obtidas pelo processo sol-gel são nanopartículas que apresentam uma alta área superficial, além de apresentar expressivas propriedades de absorção do exsudado, podem adsorver grande concentração de medicamentos e estes são liberados gradativamente em um meio contendo grande quantidade de água como é o caso das membranas de hidrogéis. As propriedades terapêuticas das membranas de hidrogel são altamente influenciadas pela concentração de água presente, que deve ser ao redor de 85 a 90%, a qual determina a vida útil e as propriedades mecânicas do produto. Os hidrogéis produzidos somente a base de PVP apresentam propriedades mecânicas pobres o que dificulta o manuseio de curativos com maiores dimensões. O interesse do estudo da obtenção de hidrogéis a base de PVP contendo alginato de sódio e nanocarga de pseudoboemita obtida pelo processo sol-gel consiste em obter membranas com melhores propriedades mecânicas e com a possibilidade de incorporação de fármacos adequados a cada tipo de lesão. Neste trabalho foram obtidas e caracterizadas membranas de hidrogéis a base de PVP (10%) contendo alginato de sódio e nanocarga de pseudoboemita nas concentrações de 1% e 3%, respectivamente. As membranas foram obtidas por radiação ionizante com dose de 25 kGy. A caracterização das membranas foi realizada por meio de ensaios mecânicos de tração e ensaios físico-químicos de fração gel/fração sol, intumescimento, desidratação isotérmica em função do tempo e análises térmicas. Os resultados mostraram que as membranas de PVP contendo alginato de sódio apresentaram maior grau de reticulação (maior fração gel), maior resistência mecânica, maior grau de desidratação em função do tempo fração gel e maior absorção de água em relação às membranas tradicionais, somente a base de PVP.

Dans les systèmes des télécommunications, beaucoup d’études ont été entreprises pour intégrer des composants passifs non réciproques. Le bon fonctionnement des circulateurs exige souvent des aimants volumineux et lourds qui assurent une orientation uniforme des moments magnétiques du matériau ferrite. Pour tendre vers l’intégration et la miniaturisation des circulateurs, les nanotechnologies peuvent offrir des solutions intéressantes. L’objectif de cette thèse a été de développer un circulateur coplanaire auto-polarisé. L'approche choisie est fondée sur la réalisation de substrats composites à «nano-fil ferrimagnétiques». Elle consiste à faire un dépôt par magnétophorèse ou dip-coating de nanoparticules de ferrite de cobalt dans des membranes d’alumine poreuses et de les orienter sous champ magnétique de manière uniforme. Des substrats composites magnétiques ont été fabriqués à partir de nanoparticules CoFe2O4 dispersées dans une matrice sol-gel de silice en utilisant la technique de Dip-coating avec et sans un champ magnétique appliqué. De nombreuses études ont été faites afin d'étudier le comportement magnétique et diélectrique de ces substrats : VSM, polarimétrie spectrale, MFM et autres. Les cycles d'hystérésis montrent une forte différence des valeurs des champs coercitifs (μ0Hc) et rémanents (Mr/Ms) si, durant la fabrication, un champ magnétique est appliqué ou non, démontrant ainsi l'orientation (ou non) des nanoparticules. Ce nano-composite est un candidat intéressant pour la fabrication de circulateurs même si la concentration et l’orientation des particules sont insuffisantes. Des circulateurs ont été conçus, modélisés et simulés à l'aide du logiciel HFSS. Suite à des résultats de simulation intéressants; un premier prototype a été fabriqué et caractérisé en hautes fréquences. Les résultats de mesure ont montré un phénomène de circulation, qui reste très faible en raison du faible pourcentage de nanoparticules magnétiques dans le composite et de leur orientation imparfaite. Les verrous technologiques ont été clairement identifiés et ne permettent pas, pour l’instant, de réaliser un circulateur opérationnel / In telecommunications systems, many studies have been undertaken to integrate non-reciprocal passive components. The proper functioning of circulators often requires large and heavy magnets that ensure a uniform orientation of the magnetic moments of the ferrite material. To work towards the integration and miniaturization of circulators, nanotechnology can offer interesting solutions. The aim of this thesis was to develop a self-biased coplanar circulator. The approach is based on the production of composite substrates "ferrimagnetic nanowire." It consists in a magnetophoresis or a dip-coating deposition of cobalt ferrite nanoparticles in porous alumina membranes and orienting them in a magnetic field uniformly. Magnetic composite substrates were made from CoFe2O4 nanoparticles dispersed in a matrix of silica sol-gel using the dip-coating technique with and without an applied magnetic field. Many studies have been made to study the magnetic and dielectric behavior of these substrates: VSM, spectral polarimetry, MFM and others. The hysteresis loops show a strong difference in the values of coercive fields (μ0Hc) and persistent (Mr / Ms) if, during the fabrication, a magnetic field is applied or not, therefore showing the orientation (or not) of nanoparticles. This nano-composite is an interesting candidate for the fabrication of circulators even if the concentration and the particle orientation are insufficient. Circulators were designed, modeled and simulated using the HFSS software. Following the interesting results of simulation; a first prototype was fabricated and characterized at high frequencies. The measurement results showed a circulation phenomenon, which is very low due to the small percentage of magnetic nanoparticles in the composite and their imperfect orientation. Technological barriers have been clearly identified and do not allow for the time to achieve an operational circulator

Les matériaux piézoélectriques, comme le titanate-zirconate de plomb Pb(ZrxTi1-x)O3 (PZT), l’oxyde de zinc ZnO, ainsi que la solution solide de Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), sont actuellement l’objet d’études de plus en plus nombreuses à cause de leurs applications innovantes dans les systèmes micro-électromécaniques (MEMS). Afin de les intégrer sur substrat de silicium, certaines précautions doivent être prises en compte concernant par exemple des couches tampon, les électrodes inférieures. Dans cette thèse, des films piézoélectriques (PZT et PMN-PT) ont été épitaxiés avec succès sous forme de monocristaux sur silicium et SOI (silicon-on-insulator) par procédé sol-gel. En effet, des études récentes ont montré que les films piézoélectriques monocristallins semblent posséder des propriétés supérieures à celles des films polycristallins, permettant ainsi une augmentation de la performance des dispositifs MEMS. Le premier objectif de cette thèse était de réaliser l'épitaxie de film monocristallin de matériaux piézoélectriques sur silicium. L'utilisation d’une couche tampon d'oxyde de gadolinium (Gd2O3) ou de titanate de strontium (SrTiO3 ou STO) déposés par la technique d’épitaxie par jets moléculaires (EJM) a été explorée en détail pour favoriser l’épitaxie du PZT et PMN-PT sur silicium. Sur le système Gd2O3/Si(111), l’étude par diffraction des rayons X (XRD) de la croissance du film PZT montre que le film est polyphasé avec la présence de la phase parasite pyrochlore non ferroélectrique. Cependant, le film PZT déposé sur le système STO/Si(001) est parfaitement épitaxié sous forme d’un film monocristallin. Afin de mesurer ses propriétés électriques, une couche de ruthenate de strontium conducteur SrRuO3 (SRO) déposée par ablation laser pulsé (PLD) a été utilisée comme l'électrode inférieure à cause de son excellente conductibilité et de sa structure cristalline pérovskite similaire à celle du PZT. Les caractérisations électriques sur des condensateurs Ru/PZT/SRO démontrent de très bonnes propriétés ferroélectriques avec présence de cycles d'hystérésis. Par ailleurs, le matériau relaxeur PMN-PT a aussi été épitaxié sur STO/Si comme l’a confirmé la diffraction des rayons X ainsi que la microscopie électronique en transmission (TEM). Ce film monocristallin est de la phase de perovskite sans présence de pyrochlore. En outre, une étude en transmission du rayonnement infrarouge au synchrotron a prouvé une transition de phase diffuse sur une large gamme de température, comme attendue dans le cas d’un relaxeur. L'autre intérêt d'avoir des films PZT monocristallins déposés sur silicium et SOI est de pouvoir utiliser les méthodes de structuration du silicium bien standardisées maintenant pour fabriquer les dispositifs MEMS. La mise au point d’un procédé de micro-structuration en salle blanche a permis de réaliser des cantilevers et des membranes afin de caractériser mécaniquement les couches piézoélectriques. Des déplacements par l'application d'une tension électrique ont ainsi pu être détectés par interférométrie. Finalement, cette caractérisation par interférométrie a été combinée avec une modélisation basée sur la méthode des éléments finis. Dans le futur, il sera nécessaire d’optimiser le procédé de microfabrication du dispositif MEMS afin d’en améliorer les performances électromécaniques. Enfin, des caractérisations au niveau du dispositif MEMS lui-même devront être développées en vue de leur utilisation dans de futures applications. / Recently, piezoelectric materials, like lead titanate zirconate Pb(ZrxTi1-x)O3 (PZT), zinc oxide ZnO, and the solid solution Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), increasingly receive intensive studies because of their innovative applications in the microelectromechanical systems (MEMS). In order to integrate them on silicon substrate, several preliminaries must be taken into considerations, e.g. buffer layer, bottom electrode. In this thesis, piezoelectric films (PZT and PMN-PT) have been successfully epitaxially grown on silicon and SOI (silicon-on-insulator) in the form of single crystal by sol-gel process. In fact, recent studies show that single crystalline films seem to possess the superior properties than that of polycrystalline films, leading to an increase of the performance of MEMS devices. The first objective of this thesis was to realize the epitaxial growth of single crystalline film of piezoelectric materials on silicon. The use of a buffer layer of gadolinium oxide(Gd2O3) or strontium titanate (SrTiO3 or STO) deposited by molecular beam epitaxy (MBE) has been studied in detail to integrate epitaxial PZT and PMN-PT films on silicon. For Gd2O3/Si(111) system, the study of X-ray diffraction (XRD) on the growth of PZT film shows that the film is polycrystalline with coexistence of the nonferroelectric parasite phase, i.e. pyrochlore phase. On the other hand, the PZT film deposited on STO/Si(001) substrate is successfully epitaxially grown in the form of single crystalline film. In order to measure the electrical properties, a layer of strontium ruthenate (SrRuO3 or SRO) deposited by pulsed laser deposition (PLD) has been employed for bottom electrode due to its excellent conductivity and perovskite crystalline structure similar to that of PZT. The electrical characterization on Ru/PZT/SRO capacitors demonstrates good ferroelectric properties with the presence of hysteresis loop. Besides, the relaxor ferroelectric PMN-PT has been also epitaxially grown on STO/Si and confirmed by XRD and transmission electrical microscopy (TEM). This single crystalline film has the perovskite phase without the appearance of pyrochlore. Moreover, the study of infrared transmission using synchrotron radiation has proven a diffused phase transition over a large range of temperature, indicating a typical relaxor ferroelectric material. The other interesting in the single crystalline PZT films deposited on silicon and SOI is to employ them in the application of MEMS devices, where the standard silicon techniques are used. The microfabrication process performed in the cleanroom has permitted to realize cantilevers and membranes in order to mechanically characterize the piezoelectric layers. Mechanical deflection under the application of an electric voltage could be detected by interferometry. Eventually, this characterization by interferometry has been studied using the modeling based on finite element method and analytic method. In the future, it will be necessary to optimize the microfabrication process of MEMS devices based on single crystalline piezoelectric films in order to ameliorate the electromechanical performance. Finally, the characterizations at MEMS device level must be developed for their utilization in the future applications.