Nous étudions les effets d'additions (Ni et B) et de la microstructure sur le comportement mécanique d'alliages fer-aluminium contenant 40 % at. Al. Au niveau macroscopique, nous montrons que le nickel renforce les alliages FeAl sur toute la gamme de température, mais qu'il conduit simultanément à une diminution de la contrainte de clivage, accentuant ainsi la fragilité à l'ambiante de ces alliages. Nous confirmons l'intérêt du raffinement de la taille des grains, par métallurgie des poudres, pour améliorer la limite d'élasticité et la résistance à la rupture. Nous montrons alors le caractère additif de l'effet du nickel sur la limite d'élasticité par rapport au renforcement de type "Hall et Petch". Nous montrons aussi que les phénomènes de durcissement (nickel ou taille de grains) provoquent le masquage de l'anomalie de la limite d'élasticité que ces alliages présentent habituellement. L'étude des mécanismes de déformation à l'échelle des dislocations nous permet de préciser que le durcissement en solution solide (DSS) dû au nickel à basse température ne peut être expliqué par les théories classiques de DSS mais plus vraisemblablement par un effet du nickel sur la contrainte de Peierls. En outre, nous montrons que nos résultats microscopiques et macroscopiques concernant l'anomalie peuvent être pris en compte par le modèle de traînage de tubes d'APB. Enfin, nous mettons en relation l'observation en dynamique (microscopie en transmission in situ) d'un mécanisme de multiplication des superdislocations, avec la tendance au clivage des alliages contenant du nickel.

Parmi les matériaux piézoélectriques monocristallins, le quartz est le plus utilisé. Cependant ses performances intrinsèques atteignent leurs limites pour les applications émergentes. Des relations entre la distorsion structurale du matériau et ses propriétés physiques et piézoélectriques ont été établies. Il en ressort que la substitution du silicium par du germanium au sein du réseau cristallin est une voie prometteuse pour améliorer les propriétés du quartz, notamment le coefficient de couplage et la stabilité thermique de la phase de type quartz-α. Les cristaux Si1-xGexO2 obtenus par croissance en milieu hydrothermal sont caractérisés par microsonde électronique, spectroscopie Raman à haute température (jusqu'à 1100°C) et diffraction des rayons X. L'affinement des paramètres structuraux montrent que le germanium en se substituant au silicium engendre une distorsion de la structure cristalline. Cette distorsion augmente avec la fraction atomique en Ge et a pour effet de stabiliser la phase de type quartz-α tout en réduisant le désordre dynamique même à haute température.

Dans le cadre de ce travail, des composés de formulation Ce1−xFexO2−x2 ont été synthétisésà l'aide de deux protocoles : co-précipitation et synthèse assistée par chauffage micro-ondes.L'utilisation de cette dernière a ainsi conduit à l'obtention de nanoparticules de morphologiescubiques ou " bâtonnets " et ceci pour des temps de synthèse relativement courts. L'analysepar diffraction X a montré notamment que le paramètre de maille diminue en fonction de lateneur en fer, x. L'environnement local et le degré d'oxydation du fer ont été analysés parspectroscopies Mössbauer, RPE et XANES mettant ainsi en évidence la présence d'ions Fe3+isolés au sein de sites octaédriques distordus et sous forme de clusters. Une comparaison entreles deux voies de synthèse a montré que des différences apparaissent à l'échelle locale. Lessolutions solides obtenues ont ensuite été caractérisées au cours du traitement thermique etsous différentes atmosphères. Indépendamment de l'atmosphère de recuit, une démixtion dela solution solide intervient pour des températures proches de 600°C.

Ce travail étudie les systèmes "pouzzolanes naturelles-chaux-eau" à 38 et 100°C afin de comprendre les phénomènes physicochimiques caractérisant la pouzzolanicité des matériaux naturels. La mise en évidence de nouveaux critères physicochimiques corrélant la minéralogie des produits d'hydratation, les qualités mécaniques des mélanges "pouzzolanes-chaux-eau" nous permet de proposer une nouvelle classification des matériaux pouzzolaniques. Cette classification repose sur: - une caractérisation et une quantification des constituants réactifs (les verres volcaniques non rhyolitiques, les opales, les zéolites), - une étude des solides néoformés et des solutions issus de l'essai Chapelle (16h à 100°C dans une solution saturée de chaux), - une étude minéralogique et morphologique des phases cristallines néoformées, issues du système "pouzzolanes-cllaux-eau" à 38°, constituant la matrice des pâtes durcies. L'ensemble de ces observations montre que les silices sédimentaires, les roches volcaniques et l'alumine activée constituent une série homologue discontinue à 38 et 100°C dans le système "CaO-. AI203-S102-H20". Ces matériaux s'illustrent par la coéxistence entre la fraction siliceuse de la solution solide des hydrogrenats et des gels silicocalciques hydratés (partiellement alumineux) à 100°C, et la coéxistence entre la solution solide des silicoaluminates tétracalciques hydratés et les gels silicocalciques hydratés.

Les ferroélectriques relaxeurs se caractérisent par un large pic de permittivité en fonction de la température, dépendant de la fréquence du champ de mesure. Ce comportement est généralement attribué à la présence de régions polaires de taille nanométrique. L'un des enjeux expérimentaux est la détermination de la nature structurale de ces régions, nécessitant entre autres l'utilisation de sondes de la structure locale. L'objet de ce travail est l'étude de la structure locale dans les pérovskites relaxeurs BaTi1-xZrxO3 (0.25 ≤ x ≤ 0.50), présentant une substitution isovalente Ti4+/Zr4+. Les techniques expérimentales utilisées sont l'absorption des rayons X (EXAFS et XANES) et la détermination de la fonction de distribution de paires par diffusion totale des neutrons. Les déplacements des cations Ti4+ et Zr4+ dans leur cage d'oxygènes ont pu être déterminés. Le principal résultat est que les cations Ti4+ jouent un rôle majeur dans la polarisation locale des relaxeurs BaTi1-xZrxO3. Par ailleurs, il est montré que la déformation des octaèdres ZrO6 dépend directement de la répartition locale des Ti et des Zr dans la solution solide.

Le stannate (SrSnO3) et le titanate de strontium (SrTiO3) sont des oxydes de type pérovskite, de structures orthorhombique (Pbnm) et cubique (Pm3m), respectivement. Ces matériaux ont reçu beaucoup d'attention ces dernières années en raison de leurs propriétés physiques et chimiques intéressantes conduisant à différents types d'applications technologiques. Pour ces raisons, ces deux matériaux ont été combinés pour obtenir la solution solide de SrSn1-xTixO3, sous forme de poudres et couches minces. Au niveau des poudres, la solution solide a présenté des transitions de phases successives allant d'une structure orthorhombique à tétragonale puis cubique avec l'augmentation de la quantité de Ti4+ dans le système. Ces transitions ont été observées par affinement Rietveld des spectres de diffraction des rayons X et confirmées par spectroscopie Raman. Ces différentes structures cristallines ont conduit à des propriétés différentes de photoluminescence dans le spectre visible, l'émission variant d'une région de basse énergie vers les régions de plus haute énergie avec l'augmentation de Ti4+ dans la structure (structure orthorhombique (SrSnO3), tétragonale (SrSn0,75Ti0,25O3) à cubique (SrSn0,50Ti0,50O3, SrSn0,25Ti0,75O3 et SrTiO3). Ces émissions sont probablement favorisées par différents types de défauts formés dans le gap d'énergie de ces matériaux. Par ailleurs, les couches minces ont montré différents types de croissance qui ont été fortement influencés par la nature cristalline du substrat, la composition des films ainsi que par la méthode de dépôt utilisée (dépôt par voie chimique en solution - CSD - et dépôt par ablation laser pulsé - PLD). Les films minces déposés sur silice sont polycristallins (croissance aléatoire des cristallites), les couches sur saphir-R (Al2O3-012) sont également polycristallines mais avec une orientation préférentielle (h00) quand préparées par PLD (croissance texturée), excepté SrTiO3 qui est épitaxié avec une rotation de 45º par rapport au plan du substrat de saphir-R. Tous les films déposés sur LAO (LaAlO3-100) sont épitaxiés (h00) quelque soit la méthode de dépôt. De plus, les caractéristiques morphologiques et les propriétés photocatalytiques des films ont également été fortement influencées par ces mêmes paramètres cités précédemment. Concernant les propriétés photocatalytiques, les films préparés par la méthode CSD ont été plus efficaces que ceux obtenus par PLD et les couches de compositions plus riches en Sn4+ ont été plus actives face à la photodégradation du colorant Remazol jaune or, l'efficacité maximale étant observée pour la couche polycristalline de SrSnO3 obtenue par CSD avec un pourcentage de dégradation et de décoloration d'environ 55 et 90 %, respectivement. Le type de croissance des films de SrSnO3 préparés par les deux méthodes de dépôt a aussi montré une forte influence sur la photodégradation du colorant, les couches polycristallines d'orientation aléatoire obtenues sur silice étant plus efficaces que les texturées, elles-mêmes plus efficaces que les couches épitaxiales.

L'étude des matériaux à transition de spin constitue un important challenge du fait de leurspotentialités dans le traitement de l'information, notamment par voie optique. En effet, inscrire uneinformation par la lumière permet d'accéder à des vitesses de traitement extrêmement rapides. Leszones de stabilité de cette information photo-inscrite varient beaucoup avec la température. Cetravail de thèse a consisté à faire converger ces zones vers un même point via la rencontre entre lestransitions de spin thermique et photo-induite. Pour cela, nous avons utilisé deux approcheschimiques : la réalisation de solutions solides sur des systèmes très coopératifs et l'obtention denanoparticules photomagnétiques. Ce manuscrit détaille les résultats obtenus durant ce travail.

Dans le cadre de ce travail, des composés de formulation Ce1−xFexO2−x2 ont été synthétisésà l’aide de deux protocoles : co-précipitation et synthèse assistée par chauffage micro-ondes.L’utilisation de cette dernière a ainsi conduit à l’obtention de nanoparticules de morphologiescubiques ou « bâtonnets » et ceci pour des temps de synthèse relativement courts. L’analysepar diffraction X a montré notamment que le paramètre de maille diminue en fonction de lateneur en fer, x. L’environnement local et le degré d’oxydation du fer ont été analysés parspectroscopies Mössbauer, RPE et XANES mettant ainsi en évidence la présence d’ions Fe3+isolés au sein de sites octaédriques distordus et sous forme de clusters. Une comparaison entreles deux voies de synthèse a montré que des différences apparaissent à l’échelle locale. Lessolutions solides obtenues ont ensuite été caractérisées au cours du traitement thermique etsous différentes atmosphères. Indépendamment de l’atmosphère de recuit, une démixtion dela solution solide intervient pour des températures proches de 600°C. / This work deals with the synthesis and characterization of Ce1−xFexO2−x2 nanoparticles.Two different synthesis routes were used : the coprecipitation technique and the microwaveassisted synthesis route. This later allowed the obtention of controled morphologies such asnanocubic or nanorod particles, characterized by HRTEM. Compared to hydrothermal synthesisroute the time of reaction was limited to one hour. X-Ray Diffraction analysis showedthat the lattice parameter decreases versus the iron content. Local environment and oxidationstate of iron were analyzed by Mössbauer, EPR and XANES spectroscopies showingthe presence of two kinds of iron sites : isolated (distorted) octahedral sites and clusters. Acomparison between both synthesis routes shows clearly the differences at a local scale. Thenanoparticles were then further characterized during annealing and under different atmospheres.The solid solution undergoes a demixtion phenomenon around 600°C which does notdepend on the atmosphere conditions.

L’étude des matériaux à transition de spin constitue un important challenge du fait de leurspotentialités dans le traitement de l’information, notamment par voie optique. En effet, inscrire uneinformation par la lumière permet d’accéder à des vitesses de traitement extrêmement rapides. Leszones de stabilité de cette information photo-inscrite varient beaucoup avec la température. Cetravail de thèse a consisté à faire converger ces zones vers un même point via la rencontre entre lestransitions de spin thermique et photo-induite. Pour cela, nous avons utilisé deux approcheschimiques : la réalisation de solutions solides sur des systèmes très coopératifs et l’obtention denanoparticules photomagnétiques. Ce manuscrit détaille les résultats obtenus durant ce travail. / The study of spin crossover materials is an important challenge regarding their potentiality ininformation process, especially by optical way. Indeed, writing information with light can allow tospeedup the treatment. The stability areas of this photo-induced information is sensitive to thetemperature. The aim of this work consisted of realise the convergence of this areas toward thesame point through the meeting of the thermal and photo-induced spin transitions. For this purpose,we used two chemical approaches: achievement of metal dilution on very cooperative systems andsynthesis of photo-magnetic nanoparticles. This manuscript describes the results obtained during thiswork.

Les réactions de déshydrogénation oxydante du propane et de l’éthane ont été étudiées respectivement sur des catalyseurs à base d’oxydes alcalino-terreux (OAT) dopés néodyme et des catalyseurs à base d’oxyde de nickel dopés par différents métaux. Deux méthodes de préparation des solides OAT dopés au néodyme ont été comparées. La caractérisation par analyses DRX montre la formation de solutions solides avec des défauts (lacunes, dislocations). La formation d’agglomérats de néodyme a été également observée. Les tests catalytiques réalisés montrent que le dopage au néodyme augmente la conversion du propane avec simultanément une augmentation de la sélectivité. Les catalyseurs à base d’oxyde de nickel sont eux très actifs dans la réaction de déshydrogénation oxydante de l’éthane. L’étude réalisée montre l’absence de formation de solutions solides étendues avec les dopants. L’addition de niobium et des ions oxalates permet l’isolation des sites actifs qui sont des ions O- et entraine une baisse d’activité mais conjointement une forte amélioration de la sélectivité en éthylène. De plus, elle modifie la texture de NiO en augmentant sa surface spécifique ce qui permet d’obtenir de meilleures conversions. La mise au point de ces catalyseurs est compromise par une désactivation: la caractérisation des solides avant et après désactivation par DRX, Raman, XPS, TEM, EDX et TPD de O2 montre que cette désactivation est due à la réduction lente et irréversible des ions Ni3+ entrainant la diminution du nombre des espèces O-. La formation de la phase NiNb2O6 lors de la désactivation a été également observée. / The oxidative dehydrogenations of propane and ethane have been studied on alkaline earth oxides doped with neodymium oxide (AEO) and nickel oxide doped with different metal oxides. Two types of synthesis have been compared for the preparation of AEO+Nd samples. The characterization by XRD showed the formation of solid solutions with different defects (cationic vacancies, dislocations). The formation of agglomerates of neodymium has also been observed. The catalytic testing showed that the presence of neodymium oxide increases both the conversion of propane and the selectivity to propylene. The addition of neodymium oxide increases the basicity of the catalysts, which seems to be beneficial to the selectivity. The nickel oxide based catalysts are very efficient in the oxidative dehydrogenation of ethane. The study shows that there is no formation of extended solid solution. The addition of niobium and oxalates anions leads to the isolation of the active O- sites at the surface of the nickel oxide, which decreases the activity but strongly increases the selectivity to ethylene. Furthermore, it modifies textural properties of nickel oxide increasing its specific surface area leading to better conversions. However, the applicability of this type of catalysts stays under question because of a deactivation that has been evidenced with time on stream. The characterization of the fresh and deactivated catalysts by XRD, Raman, XPS, TEM, EDX and TPD of O2 showed that this deactivation is due to the slow and irreversible reduction of Ni3+ cations leading to a further decrease in number of the O- species. The formation of NiNb2O6 phase during the deactivation has been evidenced.