La première partie, introductive, passe en revue la description habituelle des transitions de phase induites par la prolifération de défauts topologiques en dimension deux. En particulier les techniques de gaz de Coulomb sont introduites dans l'étude de la transition de KosterlitzThouless et de la transition continue de fusion bidimensionnelle. La seconde partie aborde le problème de l'interaction de ces défauts avec un désordre, soit dans la structure du système élastique (superfluide, cristal bidimensionnel), soit provenant d'un substrat. La situation d'un réseau de lignes de flux (vortex) dans un supraconducteur, réparties sous forme de plans parallèles les uns aux autres, est étudiée en présence de désordre de substrat. Des techniques de renormalisation et une méthode variationnelle avec répliques permettent de mettre en évidence l'apparition d'une nouvelle transition induite par le désordre, entre une phase quasi-ordonnée (verre de Bragg) et une phase amorphe dans laquelle des dislocations planaires sont générées. L'effet d'un désordre de substrat sur les dislocations bidimensionnelles est ensuite étudié par le groupe de renormalisation. Les dislocations sont induites par ce désordre à basse température et la transition de fusion est dans ce cas remplacée par un cross-over dont les implications expérimentales sont discutées. Finalement l'étude du gel par le désordre de ces dislocations à basse température nécessite l'élaboration d'une nouvelle méthode de renormalisation fonctionnelle en dimension deux. Celle-ci permet, en décrivant le comportement d'échelle de la densité de sites favorables à la création d'un défaut, de définir et caractériser une nouvelle transition à température nulle.

Cette thèse étudie le rôle des forces de surface sur les transitions de mouillage. En particulier, la séquence de deux transitions de mouillage induites par la présence des forces de van der Waals à longue portée a été caractérisée précisément. Les singularités de l'énergie libre de systèmes (hexane / eau salée) ont été déterminées par une mesure directe des angles de contact par interférométrie. De plus, le diagramme de phase de mouillage global a été construit pour le système alcanes / solutions de glucose à l'aide de mesures ellipsométriques. Par aileurs, nous démontrons que la prise en compte des fluctuations de surface peut expliquer la persistence de la transition continue due aux forces à courte portée malgré la présence inévitable des forces à longue portée. Enfin, l'étude du confinement des fluctuations thermiques de volume dans un film de mouillage a été entamée durant cette thèse, il s'agit de l'analogue de l'effet Casimir pour le cas de systèmes critiques.

Certains fluides complexes présentent un plateau horizontal de la contrainte en fonction du cisaillement dans leur courbe d'écoulement. Sur ce plateau une structuration de l'écoulement en bandes de cisaillement est parfois observée. Trois fluides complexes sont étudiés, qui possèdent tous trois un plateau horizontal dans leur courbe d'écoulement. Les techniques expérimentales utilisées : la rhéologie, la mesure de profils de vitesse par IRM, et des expériences de biréfringence ont permis de mettre en évidence trois origines à ce plateau. Une première solution de micelles géantes dans le régime semi-dilué montre le développement d'une bande biréfringente et fortement cisaillée sur le plateau, qui croît avec le cisaillement. Un deuxième système, une phase lamellaire avec une texture oignon présente une structuration en bande de vorticité sur le plateau horizontal. Enfin pour une troisième solution de micelles géantes dans le régime dilué, le plateau est expliqué par du glissement à la paroi. La diminution de la traînée turbulente, observée pour ce système, semble également due à du glissement.

Dans ce document, nous présentons une étude expérimentale du comportement d'une assemblée de particules colloïdales au voisinage d'une électrode plane, sous champ électrique alternatif. Nous mettons en évidence une fréquence limite en-deça de laquelle les particules forment des agrégats. Une ébauche de modèle est proposée afin d'expliquer les phénomènes observés.

Alors que les phénomènes de mouillage aux petites échelles connaissent un regain d'intérêt soit théorique soit expérimental en vue de nouvelles applications, leur compréhension reste encore limitée. Dans ce contexte, ce travail a porté sur l'étude du mouillage de gouttes d'alcanes de taille nanométrique sur de surfaces "modèles" réalisées par auto-assemblage de monocouches organiques. Cela a demandé la mise au point d'une nouvelle technique de Microscopie à Force Atomique (AFM) en mode "non-contact" permettant d'imager, avec peu d'artefacts, des gouttes de taille variable condensées directement sur des surfaces solides. Nous avons montré ainsi que l'angle de mouillage des alcanes sur des surfaces silanisées, faiblement hétérogènes, diminue sensiblement à partir de sa valeur macroscopique lorsque la taille des gouttes devient submicronique. Dans ce système, régi par des interactions à longue portée purement dispersives, la tension de ligne est théoriquement trop faible pour être responsable de l'effet observé. Nous avons donc supposé que les hétérogénéités chimiques mésoscopiques du substrat affectent l'angle de mouillage lorsque la taille des gouttes devient suffisamment petite. Ce scénario a été validé par des simulations numériques basées sur un modèle simplié de la distribution de défauts du substrat. Des expériences similaires, réalisées sur des substrats différents (monocouches d'alcanethiols auto-assemblés sur or et de chaînes alkyles greffées sur silicium), ont aussi mis en évidence l'effet dominant des hétérogénéités physico-chimiques faibles du solide sur le mouillage aux petites échelles. Finalement, pour illustrer ultérieurement les potentialités de la technique AFM ici développée, nous avons étudié le mouillage de surfaces nano-structurées et la mouillabilité locale de la surface du cheveu.

La notion d'onde plane est omniprésente dans la physique de l'état cristallin. Que l'on pense au théorème de Bloch, lequel assure que les fonctions d'onde électroniques ont la périodicité du réseau (à une phase près); ou bien que l'on pense aux degrés de liberté atomiques appelés "phonons", on retrouve toujours la notion d'onde plane. Il est assez intuitif que cette notion va faciliter énormément la compréhension de tous les problèmes liés à la physique du transport. Par exemple, en ce qui concerne le transport de la chaleur, la plupart des cristaux, à température ambiante, ont à peu près les mêmes propriétés puisque la conductivité thermique de tous les cristaux est toujours de l'ordre de 0.3W/K/cm, à un facteur 3 près dans un sens ou dans l'autre. Pour ce qui concerne le transport électrique, la question se complique à peine du fait de la statistique de Fermi Dirac, qui traduit le principe d'exclusion de Pauli: ainsi, la conductivité électrique sera soit très bonne s'il existe des états accessibles libres à une distance en énergie inférieure à la température T, et très mauvaise si au contraire il faut franchir une grande bande interdite pour exciter les électrons. Ce travail se situe dans le vaste ensemble des recherches visant à appréhender la physique du transport dans les matériaux qui sont très loin de présenter la perfection de la périodicité cristalline. Nous allons en effet traiter de quelques questions relatives au transport dans les "verres". Pour tous ces matériaux (parfois appelés "amorphes"), on ne peut plus faire appel aussi naturellement à la notion d'onde plane, ce qui, immédiatement, complique beaucoup la compréhension des phénomènes de transport. En effet, tant que l'écart à la périodicité reste faible (comme dans le cas des cristaux comportant des défauts), la notion d'onde "moyenne naturellement" l'effet de ces écarts à la périodicité idéale. Qu'en est il lorsque la notion d'onde n'est plus aussi naturelle ? Intuitivement, il semble que le transport sera toujours - cette idée souffre quelques exceptions, comme par exemple le fait que, pour $T\le 7$K le Bismuth transporte infiniment mieux le courant lorsqu'il est amorphe (il est alors supraconducteur) que lorsqu'il est cristallin (il est alors normalement métallique). Mais il est bien connu, depuis les développements de la Théorie de Landau des Liquides de Fermi, que l'instabilité supraconductrice joue un rôle tout à fait exceptionnel pour les systèmes électroniques - plus difficile que dans le cas cristallin équivalent. Nous déclinerons cette intuition au travers de deux idées que nous retrouverons dans chacun des trois chapitres de ce document : * Le transport est si difficile dans les "verres" qu'il est fortement "inhomogène", autrement dit il est dominé par une petite portion de l'ensemble "contrainte extérieure/système vitreux". * L'étude du régime non linéaire, où les effets produits sur le système cessent d'être proportionnels à la contrainte appliquée, est un très bon révélateur de la nature de cette "petite portion" qui domine le problème du transport. Ainsi, dans le chapitre 1, consacré à l'étude des échauffements produits dans des verres isolants soumis à des micro faisceaux de particules, nous verrons que le problème du transport (de la chaleur) est dominé par les fluctuations temporelles de l'intensité du faisceau incident: la somme des effets thermiques induits sera dominée par ce qu'il se passe durant les brefs instants où le faisceau est d'intensité "exceptionnellement" élevée. Toute cette physique provient de la très faible conductivité thermique du verre, 10 à 100 fois plus faible que celle des cristaux, à Température ambiante. Le chapitre 2 est consacré à l'étude de la conduction par sauts entre états électroniques localisés par le désordre. Dans ce cas, contrairement au chapitre 1, l'intensité de la contrainte appliquée (celle du champ électrique F) peut être maintenue parfaitement stable dans le temps. Cependant, nous verrons que ce sont alors les "fluctuations spatiales" qu'il faut prendre en compte pour comprendre le transport. Nous montrerons, en effet, que, suivant la valeur du champ électrique F, le chemin qui porte l'essentiel du courant électrique, dans le verre, n'est pas du tout le même: pour $F \to 0$, il s'agira d'un chemin de type "percolation isotrope", alors que dans la limite $F \to \infty$ ce sera un chemin de type "percolation dirigée". Nous montrerons que le comportement non linéaire courant tension permet justement de "voir" cette transformation d'un type de chemin en l'autre, et d'obtenir certains renseignements nouveaux sur la topologie de ces chemins de percolation. Enfin, le chapitre 3 traite de la constante diélectrique basse fréquence dans les verres isolants. Cette étude s'inscrit dans le cadre qu'on appelle "le modèle des doubles puits" élaboré par Anderson, Halperin et Varma (et indépendamment par Philipps) au début des années 70. Nous rappellerons que ce modèle, en dépit de sa simplicité extrême, permet de rendre compte du comportement si particulier des verres, surtout aux plus basses températures. Cependant, nous montrerons qu'en y regardant de plus près, le comportement non linéaire de la constante diélectrique ne peut pas être expliqué dans ce modèle. Nous proposerons alors, suivant un travail récent de Burin et al., que le problème du transport dans ces systèmes est dominé par "des fluctuations spatio-temporelles" tout à fait particulières: les doubles puits n'interagissent efficacement que s'ils sont quasi semblables (donc a priori assez éloignés les uns des autres), et, de plus, l'interaction ne joue un rôle qu'à certains instants bien précis de la période électrique, qui dépend des caractéristiques fines des deux doubles puits considérés. Nous nous permettons une remarque de forme : la longueur de ce document atteint la limite supérieure autorisée à cause des efforts qui ont été faits pour le rendre "lisible". En particulier, chaque sous-chapitre comporte une introduction exposant le problème traité et une conclusion synthétisant les résultats principaux. On peut donc sauter des sous chapitres entiers, sans pour autant perdre le fil de la lecture. Une autre façon de lire ce document est de ne considérer que les Figures et leurs légendes, qui constituent un sous ensemble suffisant pour comprendre l'essentiel de ce qui est dit. Enfin, bien sûr, on peut, si on le désire, lire ce travail en entier. Dans ce cas, l'exposition des problèmes a été conçue pour qu'aucune consultation de la bibliographie ne soit nécessaire, même pour une compréhension détaillée des résultats obtenus.

Cette thèse présente une approche phénoménologique des membranes <>, ces bicouches de lipides sur lesquelles sont greffées des macromolécules. Les membranes poilues sont des systèmes biomimétiques qui permettent d'appréhender le couplage entre la courbure de la membrane et l'organisation bidimensionnelle des macromolécules. Dans une première partie, nous mettons en évidence les forces exercées par des chaines polymères greffées sur la membrane, qui tendent à courber cette dernière. Un paramètre important que prend en compte ce travail est la fluidité de la bicouche lipidique. Cette propriété permet au manteau de polymère de s'adapter aux contraintes exercées sur la membrane. Ainsi, une courbure locale engendre la réorganisation à grande échelle des polymères. Par ailleurs, une étude préparatoire montre que la coexistence de la membrane poilue avec des polymères en solution ne modifie pas qualitativement ces résultats. La seconde partie est consacrée à l'étude de macromolécules greffées dans la membrane par plusieures ancres. Ces dernières sont modélisées par des chaînes polymères en bon solvant. Nous établissons le catalogue des différentes conformations qu'une chaîne peut adopter, ainsi que la déformation qui en découle. Nous montrons ainsi que l'effet du polymère sur la membrane domine la courbure spontanée. Le polymère devient alors un paramètre de contrôle maniable de l'état de surface de la membrane.

Cette thèse présente une approche phénoménologique des membranes <>, ces bicouches de lipides sur lesquelles sont greffées des macromolécules. Les membranes poilues sont des systèmes biomimétiques qui permettent d'appréhender le couplage entre la courbure de la membrane et l'organisation bidimensionnelle des macromolécules. Dans une première partie, nous mettons en évidence les forces exercées par des chaines polymères greffées sur la membrane, qui tendent à courber cette dernière. Un paramètre important que prend en compte ce travail est la fluidité de la bicouche lipidique. Cette propriété permet au manteau de polymère de s'adapter aux contraintes exercées sur la membrane. Ainsi, une courbure locale engendre la réorganisation à grande échelle des polymères. Par ailleurs, une étude préparatoire montre que la coexistence de la membrane poilue avec des polymères en solution ne modifie pas qualitativement ces résultats. La seconde partie est consacrée à l'étude de macromolécules greffées dans la membrane par plusieures ancres. Ces dernières sont modélisées par des chaînes polymères en bon solvant. Nous établissons le catalogue des différentes conformations qu'une chaîne peut adopter, ainsi que la déformation qui en découle. Nous montrons ainsi que l'effet du polymère sur la membrane domine la courbure spontanée. Le polymère devient alors un paramètre de contrôle maniable de l'état de surface de la membrane.

Le déplacement d'une pointe rigide sur la surface d'un polymère peut générer un glissement élastique ou une rayure plastique selon les conditions d'essais. La rayure de surfaces de polymères est accompagnée d'un relâchement élastique qui recouvre une partie du contact dorsal. Ce retour, dû à l'élasticité de ces matériaux, dépend du taux de plasticité dans le contact, et devient quasi symétrique lorsque le contact est glissant. Un dispositif d'essai de glissement-rayure développé au laboratoire permet de mesurer le frottement apparent lors du déplacement de la pointe, tout en ayant l'échantillon placé dans une enceinte thermique. Un dispositif de vision in-situ permet d'analyser l'aire réelle de contact entre la pointe rigide et la surface de l'échantillon. Le frottement apparent comporte une part de frottement vrai et une part d'obstacle due à l'écoulement viscoélastique et/ou viscoplastique de la matière. L'évaluation du frottement vrai local se fait à partir du frottement apparent et de la géométrie de contact accessible grâce à la vision in-situ, par un modèle de lignes d'écoulement autour de la pointe rigide qui permet de s'affranchir de la part déformation du frottement apparent. L'évolution du frottement vrai en fonction du taux de plasticité (nature de la réponse du contact) a montré que le passage entre un contact élastique et élastoplastique est accompagné d'un saut de frottement que l'on attribue à l'hystérésis d'adhésion.

Ce travail de thèse présente une étude expérimentale, par magnétométrie Squid à basses températures, des propriétés de dynamique lente hors équilibre de différents systèmes magnétiques désordonnés et/ou frustrés. Dans une première partie, des verres de spin sont étudiés en tant que systèmes magnétiques désordonnés et frustrés modèles pour l'étude du vieillissement. L'accent est mis sur les phénomènes de rajeunissement et de mémoire qui apparaissent dans ces systèmes, lorsqu'ils sont soumis à des variations de température pendant leur vieillissement. Ce comportement original des verres de spin, qui les distingue notamment des matériaux vitreux plus conventionnels (verres structuraux, polymères, ...) est étudié en détail dans des échantillons d'anisotropies différentes. Une diminution de la sensibilité du vieillissement aux variations de température est observée lorsque l'anisotropie augmente et met en relief l'importance de ce paramètre pour comprendre les propriétés hors équilibre de ces systèmes. La deuxième partie de ce travail est consacrée au vieillissement de ferromagnétiques désordonnés. L'observation d'effet de rajeunissement et de mémoire dans ces systèmes est difficile à concilier avec l'idée que leur vieillissement peut être a priori bien décrit en termes de croissance de domaines. Une interprétation alternative en termes de dynamique de reconformations hiérarchiques des parois de domaines piégées par le désordre local est proposée et permet d'expliquer les observations expérimentales. Enfin, dans une dernière partie, la dynamique lente hors équilibre de systèmes antiferromagnétiques géométriquement frustrés (spins d'Heisenberg sur des réseaux kagome et pyrochlore) est étudiée dans le but de tester les effets respectifs du désordre et de la frustration sur les propriétés hors équilibre. Si le vieillissement isotherme de ces systèmes peut être bien décrit par les mêmes lois d'échelle que celles utilisés dans les verres de spin, une très faible sensibilité du vieillissement aux variations de température est observée dans ces systèmes sans désordre.