Ce mémoire présente une étude de l’effet d’une pression hydrostatique sur la reconstruction de la surface de Fermi dans le cuprate supraconducteur La[indice inférieur 1.6−x]Nd[indice inférieur 0.4]Sr[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4]. Des mesures de la résistivité et de l’effet Hall ont été effectuées à Sherbrooke ainsi qu’au National High Magnetic Field Laboratory de Tallahassee sur des échantillons de La[indice inférieur 1.6−x]Nd[indice inférieur 0.4]Sr[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4] à deux dopages d’intérêt. Une revue de la littérature pertinente à la mise en contexte des résultats est d’abord présentée, portant notamment sur les études de pression déjà publiées dans le domaine. Quelques notions théoriques sur le transport électrique et sur les signatures des fluctuations quantiques associées à la présence d’un point critique quantique sont ensuite amenées. La méthode expérimentale est décrite en détail et le fonctionnement des cellules de pression est expliqué. Les résultats obtenus dans le cadre de ces travaux sont ensuite présentés. Finalement, une discussion propose quelques pistes d’interprétation pour ces résultats. Les mesures d’effet Hall sous pression ont permis de montrer que la reconstruction de la surface de Fermi est supprimée à p = 0.20. Les données de résistivité témoignent d’un déplacement de la ligne T∗ associée au pseudogap et montrent qu’une pression de 20 kbar suffit à révéler un intervalle de dopage où la résistivité est linéaire jusqu’à très basse température. Ces résultats font état d’une grande ressemblance entre La[indice inférieur 1.6−x]Nd[indice inférieur 0.4]Sr[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4] sous pression et La[indice inférieur 2−x]Sr[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4], le composé parent. Ils appuient de plus la thèse que la pression supprime l’ordre de charge associé à la reconstruction de la surface de Fermi.

L'observation spatiale exige l’utilisation de systèmes à très haute résolution avec de grandes dimensions. La conception de ces systèmes implique la détection et associe des systèmes d'actuation pour assurer un positionnement très stable de composants optiques. Toutefois, les matériaux actuellement utilisés pour l’actionnement piézoélectrique (PZT) montrent des propriétés fortement diminuées à très basse température. Ce travail explore les performances de composés piézoélectriques PMN-xPT à des températures cryogéniques. La dépendance en température des céramiques PMN-xPT est comparée à la dépendance thermique de PZT dur (PZT-4) et doux (PZT5H) sous forme de céramiques de la température ambiante à 10 K. Les compositions en PMN-PT de structure quadratique présentent des constantes piézoélectriques stables dans la plage de température 250 - 100 K. Les plus hautes valeurs de constantes piézoélectriques sont observées pour le composé PMN-38PT dans la gamme de température 200 à 50 K. Toutes les céramiques présentent des performances décroissantes en fonction de la température. Ce comportement est attribué à un «freezing out» des contributions extrinsèques du phénomène de piézoélectricité, mais est également dû à une contribution d’effets quantiques. Le facteur de qualité mécanique (Qm) augmente très rapidement à partir de 50 K pour tous les composés. Ceci pourrait être dû à de faibles processus de relaxation à très basses températures. Les transducteurs acoustiques actuels fonctionnent avec des céramiques à base de plomb, et plus particulièrement avec des céramiques PZT. Ce matériau a de fortes propriétés électromécaniques. Cependant à cause de la toxicité du plomb, nous devons trouver des composés sans plomb afin de remplacer le PZT. Dans ce travail de recherche, un oxyde mixte synthétisé par voie classique, (K, Na, Li) (Nb, Ta, Sb) O3 sous forme de céramiques est étudié. Ce composé possède d’excellentes densités (98% dth) et de bonnes propriétés électromécaniques à température ambiante. L’étude de la texturation de ce composé montre que par la méthode de coulage en bande, nous pouvons obtenir une certaine orientation des céramiques (60%). / Space borne observation requires extremely high resolution systems with large dimensions. The design of such systems implies associating sensing and actuation systems to insure a highly stable positioning of optical components. However, the currently used PZT materials for piezoelectric actuation show strongly diminished strain at cryogenic temperatures. This work explores the performances of PMN-xPT piezoelectric materials at cryogenic temperatures. Temperature dependence of PMN-xPT ceramics is compared with hard PZT (PZT-4) and soft PZT (PZT5H) ceramics from RT to 10 K. PMN-PT tetragonal compositions exhibit stable piezoelectric constant in the 250-100 K range. The highest values of piezoelectric constant are observed for PMN-38PT in the 200-50 K range. All ceramics exhibit decreasing performances versus cooling temperature. This behaviour is attributed to a “freezing out” of extrinsic contributions to piezoelectricity [12] but is also due to a contribution of quantum effects [13, 14]. The mechanical quality factor (Qm) increases very quickly from 50 K to 10 K for all samples. This fact could be due to low relaxation processes at very low temperatures. Today acoustic transducers operate with lead-based ceramics, and more particularly lead–zirconate–titanate (PZT). This material is very powerful thanks to these high electromechanical properties. However cause of lead toxicity we have to find new materials without lead in order to replace PZT. In this paper, main guidelines to develop lead-free ceramics are given specially for acoustic transducer. A conventional mixed oxide and carbonate route to synthesis (K,Na,Li)(Nb,Ta,Sb)O3 lead-free ceramics is presented. Excellent density (98% dth) and good electromechanical properties were observed at room temperature.

L’adsorption de l’hydrogène et du deutérium purs ou en mélanges a été étudiée sur une série de zéolithes en faisant varier différents paramètres (taille et géométrie des pores, rapport Si/Al, nature du cation compensateur de charge).Les sélectivités d’adsorption ont été déterminées dans un large domaine de pression (0,1 – 1000 hPa) et de température (45 – 100 K) à l’aide une technique originale basée sur le couplage de la manométrie et de la spectrométrie de masse conçue et mise au point au laboratoire. En accord avec les données de la littérature, pour tous les matériaux et toutes les conditions expérimentales étudiées, le processus de coadsorption est toujours en faveur du deutérium. En revanche, la sélectivité varie en fonction du taux de remplissage, des propriétés des matériaux et de la température. La cinétique de coadsorption joue un rôle très important sur la sélectivité d’adsorption et ce tout particulièrement dans le domaine de fort remplissage.Ces travaux ont permis d’identifier les paramètres de l’adsorbant et les conditions opératoires qui permettront le développement d’un procédé de séparation efficace des isotopes de l’hydrogène par adsorption sélective. / The adsorption of hydrogen and deuterium (single gases and mixtures) was studied on a series of zeolites with varied parameters (Si/Al ratio, nature of the charge-compensating cation, pore geometry and diameter of pore aperture). Thermodynamic adsorption selectivities towards deuterium with respect to hydrogen were measured in a large pressure range (0.1 – 1000 hPa) and for several temperatures (45 – 100 K). The adsorption selectivity was assessed using direct coadsorption measurements performed by manometry coupled with mass spectrometry. For all studied zeolites and experimental conditions, the coadsorption process is selective towards deuterium, in agreement with the literature. However, the adsorption selectivity depends on the loading, the sorbent’s properties and the temperature. We have found that the coadsorption kinetics strongly influences the adsorption selectivity, especially at high loading. This work gives the guidelines for the choice of the formulation of materials and the optimal operating conditions for having an efficient separation of hydrogen isotopes using zeolite-based adsorbents.

Dans le milieu interstellaire, beaucoup de molécules hydrogénées telles que CH4, NH3 ou CH3OH peuvent être dissociées, grâce à la contribution de particules cosmiques ou de photons hautement énergétiques, devenant l’une des plus importantes sources de radicaux activés. Cependant, dans le cœur de certains nuages moléculaires denses et sombres, en l’absence de ces énergies externes supplémentaires, d’autres chemins réactionnels de formation de radicaux pourraient exister sans apport d’énergie externe.Dans le travail de thèse actuel, nous avons étudié des réactions thermiquement induites impliquant de petites composés organiques et des atomes d’azote à l’état fondamental N(4S), en phase solide aux températures cryogéniques de 3 à 50 K, en utilisant une caractérisation par spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier (IRTF).Nous avons montré qu’un chauffage progressif entre 3 et 10 K permet d’induire la mobilité des atomes d’azote dans l’échantillon solide, provoquant le processus de recombinaison N(4S)–N(4S). De telles recombinaisons engendrent la formation d’espèces réactives métastable d’azote moléculaire N2(A), lesquelles à travers un processus de transfert d’énergétie N2(A) → N(4S), conduit à la formation d’atomes d’azote excités N(4P/2D). La production de ces espèces azotées excitées en phase solide joue un rôle prépondérant dans la dissociation des espèces hydrogénées qui pourrait être la première étape dans l’origine de la complexification moléculaire du milieu interstellaire. / In interstellar medium, many hydrogen-containing molecules such as CH4, NH3 or CH3OH may be dissociated, with the contribution of cosmic ray particles or high-energy photons, becoming one of the most important sources of activated radicals. However, in the core of some dark and dense clouds, without those supplying external energies, other radicals formation pathways under non-energetic condition might exist.In the present Ph-D thesis, we have studied thermal reactions involving small organic compounds and ground state nitrogen atoms N(4S), in solid phase, at cryogenic temperatures from 3 to 50 K, using a Fourier Transform InfraRed Spectroscopy (FTIR) analysis. We have shown that gradual heating, between 3 and 10 K, allow to induce of the nitrogen atoms mobility in the solid sample stimulating the N(4S) – N(4S) recombination processes. Such recombinations result in the formation of a very reactive metastable molecular nitrogen N2(A) which through energetic transfer processes with N(4S) atoms can lead to the formation of excited nitrogen atoms N(4P/2D). The production of those excited nitrogen species in solid phase plays an important role in the dissociation of H-containing species which may be the first step in the origin of the molecular complexity of the interstellar medium.

L'objectif du travail présenté dans ce mémoire est de définir une méthode rigoureuse de conception d'oscillateurs à faible bruit de phase à base de transistors à effet de champ (MESFET, HEMT et HEMT pseudomorphique) dans le cas où le transistor et le résonateur sont simultanément refroidis à des températures cryogéniques. Dans une première partie, nous présentons une caractérisation électrique complète des différents types de TEC à la température de l'azote liquide. Nous insistons particulièrement sur les mécanismes de piègeage-dépiègeage sur des centres profonds et nous proposons une méthode permettant de s'affranchir du phénomène de collapse qui est l'inconvénient majeur au fonctionnement du composant refroidi. Nous avons pu alors, à partir de mesures de paramètres S et impulsionnelles, extraire un modèle fort signal pour chaque transistor. Dans une deuxième partie, nous étudions les mécanismes de conversion du bruit basse fréquence en bruit de phase dans les oscillateurs à base de TEC. Nous examinons tout d'abord l'influence du signal microonde sur l'amplitude et la forme des spectres de bruit basse fréquence. Nous analysons ensuite les fluctuations de fréquence de l'oscillateur à partir du produit du bruit basse fréquence du TEC et du facteur de pushing. L'incapacité de cette méthode pour des tensions de polarisation de grille où le facteur de pushing décroît jusqu'à la valeur nulle est alors clairement montré. En conséquence, nous présentons un nouveau modèle non-linéaire de TEC utilisant deux sources de bruit non corrélées rendant compte des effets distribués le long de la région active du composant. La dernière partie de ce mémoire est consacrée à la réalisation et à la caractérisation d'un oscillateur cryogénique à base de TEC.

L'eau joue un rôle fondamental dans la photochimie du milieu interstellaire (MIS), à travers la formation d'espèces très réactives comme OH. Les radicaux OH peuvent par la suite interagir avec d'autres molécules hydrogénées pour reformer H2O par abstraction d'hydrogène: R-H + OH → R* + H2O. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons étudié l'influence des photons VUV sur des analogues de glace interstellaire. Nous montrons que l'incorporation d'une petite quantité d'eau dans NH3 et CH4 glaces augmente considérablement la formation de radicaux réactifs comme NH2 et CH3 pendant le processus de photolyse et que le chauffage des glaces binaires irradiées telles que NH3-H2O et CH4-H2O conduit à la formation de NH2OH et d'espèces alcooliques plus complexes comme le propanol et le métoxyméthanol. Nous avons également entamé d'autres études en parallèle sur le l'évolution thermique des glaces de NH2OH d'une part et la formation de propanol par voies énergétiques (irradiation VUV) et non énergétique (réaction d'addition H) d'autre part afin de tenter d'expliquer la non-détection des ces espèces organiques dans le milieu interstellaire. L'étude des glaces mixtes irradiées NH3-CH4-H2O a montré la formation à basse température d'espèces plus exotiques en combinant les spectrométries IR et de masse. Nous avons réussi à identifier des composés organiques très complexes déjà détectés ou activement recherchés dans le MIS. / Water plays a fundamental role in the photochemistry of the interstellar medium (ISM), through OH radical formation. OH radicals can interact with other H-containing species to form H2O through a hydrogen abstraction reaction: R-H + OH → R* + H2O. In this work, we have investigated the VUV processing on different interstellar ice analogs. We show that the incorporation of small amount of water in NH3 and CH4 ices greatly increases the formation of reactive NH2 and CH3 radicals during the photolysis processing. Thermal treatments of irradiated NH3-H2O and CH4-H2O ices lead to the formation of NH2OH and larger alcoholic species such as propanol and metoxymethanol. Further studies of thermal processing of NH2OH ice and formation of propanol through energetic (VUV irradiation) and non-energetic (surface H-addition reaction) processing were carried out in the context of this thesis in order to try explaining their non-detection in the interstellar medium. The study of the irradiated mixed NH3-CH4-H2O ices showed the formation of more exotic species by combining the IR and mass spectrometries. We managed to identify very large complex organic compounds already detected or tensively sought in the ISM.