.La densification du névé en glace est un processus essentiel à comprendre pour interpréter les enregistrements climatiques. Une bonne connaissance des mécanismes permet une datation précise de l'air capturé dans la glace lors de la fermeture des pores. Celle-ci est plus vieille que l'air capturé à cause du transport des gaz dans la colonne de névé plus rapide que la densification de celui-ci. Cette différence d'âge entre la glace et le gaz est généralement appelé le Δage. La densification de la neige consiste en un processus complexe de réarrangement de grains, de frittage et de déformation viscoplastique. Bien que le comportement viscoplastique du cristal de glace soit fortement anisotrope, les modèles de densification actuels ne tiennent pas compte de cette anisotropie. De plus, le caractère granulaire du névé affecte aussi sa densification. La relation entre la fermeture des pores et les mécanismes microstructuraux sous-jacents est encore méconnue. Le but de cette thèse est d'incorporer l'aspect granulaire ainsi que l'anisotropie du cristal de glace dans une approche de modélisation innovante de la densification. Des expériences sur l'indentation viscoplastique de cylindres monocristallins de glace ont été réalisées pour proposer une loi de contact basée sur la théorie de l'indentation, et prenant en compte la déformation préférentielle du cristal de glace sur les plans basaux. Cette loi de contact a été implémentée dans un code utilisant la méthode des éléments discrets pour prédire la densification du névé.La micro-tomographie aux rayons X a été utilisée pour caractériser ex situ le névé polaire en trois dimensions à différentes étapes de la densification (ρ= 0.55-0.88 g/cm3), i.e. pour différentes profondeurs (~23 à 130m). Une étude fine de la fermeture des pores et de différentes caractéristiques morphologiques et physiques a été réalisée pour les sites polaires Dome C et Lock In. Des essais mécaniques ont aussi été réalisés in situ sur du névé extrait de Dome C dans le but de modéliser la densification du névé. Les observations microstructurales des expériences ex situ et in situ révèlent d'importantes différences dues aux vitesses relativement importantes utilisées lors des essais mécaniques. Ces vitesses rapides permettent de découpler la contribution des cinétiques de diffusion de la contribution viscoplastique de la déformation. Les effets de ces contributions sur la morphologie des pores et leurs fermetures sont discutés. Pour caractériser la fermeture des pores, cette thèse propose un indice de connectivité définit par le ratio entre le volume du plus gros pore sur la porosité totale. En effet, cet indice est plus approprié lors de l'utilisation de la tomographie aux rayons X que le ratio de pores fermés pour prédire la densité au close-off. / Densification from firn to ice is an essential phenomenon to understand for the interpretation of the climate record. A good knowledge of this mechanism enables the precise dating of the air embedded in the ice. The step at which the air becomes entrapped is the pore closure (or close-off). Because of gas flow in the firn column, the ice is older than the entrapped air. The difference between ice and gas is generally defined as Δage.Snow densification consists of grain rearrangements, sintering and viscoplastic deformation. Although the viscoplastic behaviour of the ice crystal is strongly anisotropic, densification models do not take into account this anisotropy. Firn also bears some granular characteristics that may affect its densification. The interactions between pore closure and microstructural mechanisms in the firn are still misunderstood.The aim of this PhD thesis is to incorporate both the granular aspect of firn and its anisotropy into an innovating approach of firn densification modelling. The mutual indentation of viscoplastic monocrystalline ice cylinders was experimentally carried out to propose a contact law that is based on indentation theory and that takes into account the preferential viscoplastic deformation on the basal plane. We have integrated this contact law into a DEM (Discrete Element Method) code for the prediction of firn densification.3D X-ray micro-tomography was performed on polar firn at different stages of the densification (ρ= 0.55-0.88 g/cm3) and depths (~23 to 130m). A thorough investigation of pore closure and of different morphological and physical parameters was achieved for the Dome C and the newly drilled Lock In polar sites. In addition to these ex situ analyses, in situ X-ray micro-mechanical experiments were carried out on firn extracted from Dome C in order to model its densification. Ex situ and in situ microstructural observations indicate significant differences that can be explained by the relatively large strain-rates imposed to the firn during in situ tests. These large strain rates allow for a decoupling of the effects of diffusion kinetics and of viscoplastic deformation. Their relative weights on the morphology of pores and on their closure are discussed. To measure pore closure, we propose a connectivity index, which is the ratio of the largest pore volume over the total pore volume. We show that this index is better suited for X-ray tomography analysis than the classic closed porosity ratio to predict the close-off density

La calmoduline (CaM) est une protéine modulatrice de la réponse cellulaire chez les eucaryotes composée de quatre domaines de liaison au calcium et d'une hélice centrale flexible. Elle peut interagir avec d'autres protéines en présence de calcium, entraînant l'activation et l'inhibition d'enzymes, l'ouverture de canaux membranaires et modulant le trafic intracellulaire. L'identification de protéines parternaires de la CaM requière la mise au point de techniques permettant de mesurer les paramètres de la liaison pour un grand nombre de protéines dans des conditions variables mimant l'environnement cellulaire (par exemple en présence de ligands ou d'autres protéines). Le premier objectif de cette thèse a été de développer une technique de mesure des interactions CaM-parternaire reposant sur des mesures d'anisotropie de fluorescence. Les tests ont été ensuite utilisés pour caractériser de manière quantitative l'interaction préalablement mise en évidence de deux protéines chloroplastiques (NADK2 et Tic32) avec la CaM. Afin d'identifier d'autres cibles chloroplastiques de la CaM nous avons alors effectué une analyse à haut-débit en couplant une purification par affinité à des analyses protéomiques. La validation des interactions a été réalisée grâce à l'utilisation de méthodes biochimiques complémentaires. Nous avons ensuite focalisé notre attention sur la protéine ceQORH dont la très forte affinité pour la CaM a pu être confirmée. Nos résultats fournissent par ailleurs de nouveaux éléments pour la compréhension de ces interactions. Afin de vérifier la présence de CaM ou de CaM-like (CML) dans le chloroplaste nous avons utilisé une approche biochimique et protéomique. Nous avons d'autre part étudié la localisation de CMLs potentiellement chloroplastiques fusionnées à la GFP dans des protoplastes d'Arabidopsis. A ce jour ces deux approches ne nous ont pas permis d'identifier ce type de protéines dans le chloroplaste. / Calmodulin (CaM) is an important modulator of cell responses of eukaryotes. This protein is composed of four calcium (Ca2+)-binding sites and a flexible central helix. CaM can interact with other proteins in a Ca2+-dependent way. This leads to a wide variety of effects, such as activation/inhibition of enzymes, opening of membrane channels and regulation of protein trafficking. The identification of high-affinity CaM targets requires techniques allowing the study of the CaM-binding parameters of a large number of protein, and in several conditions mimicking the cell environment (e.g. presence of ligands or other proteins). The first objective of this PhD was to develop flexible and quantitative assays of CaM-partners interactions based on measurements of fluorescence anisotropy. these tests were used to perform a quantitative characterization of the interaction between CaM and two previously identified targets located in Arabidopsis chloroplast (NADK2 and Tic32). We then performed a high-throughput analysis (CaM-affinity chromatography coupled with mass spectrometry) in order to detect new potential plastidial CaM targets. We validated our approach with several biochemical techniques. We finally focused our attention on the ceQORH protein, whose high CaM affinity was confirmed by several tests. Our results confirm the Ca2+-dependent CaM affinity of NADK2, Tic32 and ceQORH and provide new elements for understanding the effects of these interactions. In addition, in order to verify the presence of CaMs or CaM-like proteins in the chloroplast, we used a biochemical and proteomic approach. We also studied the intracellular localization of some putative plastidial CMLs tagged with GFP in Arabidopsis protoplasts. For the moment, these approaches did not allow identifying such proteins in the chloroplast.

Les réservoirs carbonatés sont exploités pour leur réserve d’eau potable, de ressource géothermique ou le stockage géologique du dioxyde de carbone. Ces réservoirs sont difficiles à caractériser à cause d’une histoire diagénétique souvent complexe. Cette thèse offre de nouvelles perspectives sur la caractérisation des propriétés pétrophysiques et élastiques des calcaires urgoniens de Provence. Une approche intégrée et multi-échelle est proposée pour caractériser les propriétés pétrophysiques et élastiques des carbonates. Cette étude est basée sur des mesures de vitesse d’ondes P (Vp) et S (Vs) à l’échelle du laboratoire (centimètre–décimètre) et du terrain (mètre–décamètre). En laboratoire, les Vp et Vs ainsi que l’anisotropie sont mesurées sur des plugs et sur des carottes, en utilisant différentes fréquences centrales ultrasonores. Sur le terrain, l’approche consiste à mesurer les Vp et Vs entre deux puits distant de 2 m sur une profondeur de 14 m. Les mesures sont ensuite interprétées en fonction de la géologie observée aux échelles macro- et microscopiques. Les principaux résultats montrent que les Vp et Vs moyennes sont indépendantes de l’échelle de mesure, car elles sont dictées par la porosité. L’anisotropie causée par les fractures (15%) et les hétérogénéités (5%) se manifestent par une variabilité autour des vitesses moyennes. L’approche adoptée ici a permis de définir les interactions entre les propriétés de la matrice, les hétérogénéités, les fractures et les propriétés élastiques des roches carbonatées. Elle a montré que les propriétés élastiques tout comme les structures géologiques varient en fonction de l’échelle. / Carbonate reservoirs are also exploited for water production, geothermal energy, and carbon geological storage. Their Geophysical characterization remains challenging because of complex diagenetic history. This work offers new insights into the characterization of petrophysical, and elastic properties of the Urgonian limestones in the Provence region. An integrated multi-scale approach is proposed to characterize carbonate rocks petrophysical and elastic properties. This study relies on P- and S-wave velocity (Vp and Vs) measurements carried out at laboratory (centimeter–decimeter) and field (meter–decameter) scales. Laboratory scale Vp, Vs, and anisotropy are measured on plugs and cores, while on the field they are measured between two boreholes (crosshole) over a distance of 2 m and 14 m depth. The measurements are then compared to the geology from the macro- to the microscopic scale. The main results show that the average Vp and Vs are porosity related, and are independent from scale. Anisotropy caused by fractures (15%) and heterogeneities (5%) is responsible for variations around the mean velocities. The approach adopted during this work has enabled to scope out the interplay between matrix properties, heterogeneity, fracturing, and elastic properties in carbonate rocks. It has shown that the elastic properties evolve with scale as well as the geological structures.

Graphène est un candidat pour la préparation de dispositifs spintroniques de nouvelle génération tirant partie de sa grande longueur de diffusion de spin et de la grande mobilité de ses porteurs de charge. En interagissant avec matériau ferromagnétique, il pourrait en outre devenir un élément actif, comme le suggèrent des études récentes par physique des surfaces, qui mettent en évidence un moment magnétique de quelques fractions de magnéton de Bohr dans le graphène en contact avec du fer, et une séparation en spin des bandes électroniques du graphène, d'environ 10 meV, par un effet Rashba au contact d'un élément de grand numéro atomique (l'or). La façon dont le graphène peut influencer les propriétés, par exemple magnétiques, des matériaux qui y sont contactés, reste peu étudiée. Les systèmes hybrides de haute qualité, constitués de graphène en contact avec des couches minces magnétiques ou des plots de taille nanométrique, sont des terrains de jeu pour explorer les deux aspects, la manipulation des propriétés du graphène par son interaction avec d'autres espèces, et vice versa. Dans le graphène contacté à des couches magnétiques ultra-minces par exemple, de forts effets d'interface pourraient être exploités pour contrôler l'aimantation du matériau magnétique. L'auto-organisation quasi-parfaite récemment découverte pour des plots nanométriques sur graphène, pourrait permettre d'explorer les interactions magnétiques, potentiellement transmises par le graphène, entre plots. Trois systèmes hybrides de haute qualité, intégrant du graphène préparé par dépôt chimique en phase vapeur sur le surface (111) de l'iridium, ont été développés sous ultra-haut vide (UHV) : des films ultra-minces de cobalt déposés sur graphène, et intercalés à température modérée entre graphène et son substrat, ainsi que des plots nanométriques riches-Co et -Fe, organisés avec une période de 2.5 nm sur le moiré entre graphène et Ir(111). Auparavant, des films de 10 nm d'Ir(111), monocristallins, déposés sur saphir, ont été développés. Ces films ont été par la suite utilisés comme substrats en remplacement de monocristaux massifs d'Ir(111). Ces nouveaux substrats ont ouvert la voie à des caractérisations multi-techniques ex situ, peu utilisées jusqu'alors pour étudier les systèmes graphène/métaux préparés sous UHV. Au moyen d'une combinaison de techniques de surface in situ et de sondes ex situ, les propriétés structurales, vibrationnelles, électroniques et magnétiques des trois nouveaux systèmes hybrides ont été caractérisées et confrontées à des calculs ab initio. Un certain nombre de propriétés remarquables ont été mises en évidence. L'interface entre graphene et cobalt implique de fortes interactions C-Co qui conduisent à une forte anisotropie magnétique d'interface, capable de pousser l'aimantation hors de la surface d'un film ultra-mince en dépit de la forte anisotropie de forme dans ces films. Cet effet est optimum dans les systèmes obtenus par intercalation entre graphène et iridium, qui sont par ailleurs naturellement protégés des pollutions de l'air. Les plots nanométriques, au contraire, semblent peu interagit avec le graphène. Des plots comprenant environ 30 atomes restent superparamagnétiques à 10 K, n'ont pas d'anisotropie magnétique, et leur aimantation est difficile à saturer, même sous 5 T. D'autre part, la taille des domaines magnétiques semble dépasser celle d'un plot unique, ce qui pourrait être le signe d'interactions magnétiques entre plots. / Graphene is a candidate for next generation spintronics devices exploiting its long spin transport length and high carrier mobility. Besides, when put in interaction with a ferromagnet, it may become an active building block, as suggested by recent surface science studies revealing few tenth of a Bohr magneton magnetic moments held by carbon atoms in graphene on iron, and a Rashba spin-orbit splitting reaching about 10 meV in graphene on a high atomic number element such as gold. The extent to which graphene may influence the properties, e.g. magnetic ones, of the materials contacted to it was barely addressed thus far. High quality hybrid systems composed of graphene in contact with magnetic thin layers or nanoclusters are playgrounds for exploring both aspects, the manipulation of the properties of graphene by interaction with other species, and vice versa. In graphene contacted to ultra-thin ferromagnetic layers for instance, strong graphene/ferromagnet interface effects could be employed in the view of manipulating the magnetization in the ferromagnet. The recently discovered close-to-perfect self-organization of nanoclusters on graphene, provides a way to probe magnetic interaction between clusters, possibly mediated by graphene. Three high quality hybrid systems relying on graphene prepared by chemical vapor deposition on the (111) surface of iridium have been developed under ultra-high vacuum (UHV): cobalt ultra-thin and flat films deposited on top of graphene, and intercalated at moderate temperature between graphene and its substrate, and self-organized cobalt- and iron-rich nanoclusters on the 2.5 nm-periodicity moiré between graphene and Ir(111). Prior to these systems, 10 nm-thick Ir(111) single-crystal thin films on sapphire were developed: they were latter employed as a substrate replacing bulk Ir(111) single-crystals usually employed. This new substrate opens the route to multi-technique characterizations, especially ex situ ones which were little employed thus far for studying graphene/metal systems prepared under UHV. Using a combination of in situ surface science techniques (scanning tunneling microscopy, x-ray magnetic circular dichroism, spin-polarized low-energy electron microscopy, auger electron spectroscopy, reflection high-energy electron diffraction) and ex situ probes (x-ray diffraction, transmission electron microscopy, Raman spectroscopy, MOKE magnetometry) the structural, vibrational, electronic, and magnetic properties of the three new graphene hybrid systems were characterized and confronted to first-principle calculations. Several striking features were unveiled. The interface between graphene and cobalt involves strong C-Co interactions which are responsible for a large interface magnetic anisotropy, capable of driving the magnetization out-of-the plane of the surface of an ultra-thin film in spite of the strong shape anisotropy in such films. The effect is maximized in the system obtained by intercalation between graphene and iridium, which comes naturally air-protected. Nanoclusters, on the contrary, seem to weakly interact with graphene. Small ones, comprising ca. 30 atoms each, remain super paramagnetic at 10 K, have no magnetic anisotropy, and it turns out difficult, even with 5 T fields to saturate their magnetization. Besides, the magnetic domains size seem to exceed the size of a single cluster, possibly pointing to magnetic interactions between clusters.

Ce travail concerne l'étude théorique, expérimentale et numérique du comportement mécanique de matériaux tissés et de toiles laminées à base de fibres synthétiques, destinés à la fabrication des voiles, comme le polyester ou le Kevlar. Une approche théorique originale a été proposée ; elle permet une prise en compte du comportement spécifique des fils, de l'enduction et de leurs interactions. La modélisation, qui en résulte, permet de décrire le comportement biaxial des matériaux tissés et des toiles, en chargements cycliques complexes, avec une prise en compte des déformations finies, des effets visqueux non linéaires, de l'irréversibilité indépendante du temps et de l'anisotropie. Une mise en œuvre de cette modélisation a été effectuée dans un code d'Eléments Finis, afin de produire un outil opérationnel pour le calcul des voiles. L'approche théorique proposée a été validée grâce à une étude expérimentale détaillée, qui a été réalisée sur le Dacron SF HTP Plus. Ainsi, nous avons réalisé sur ce matériau différents essais de tractions monotones et de tractions ondulées, contrôlés en déformation et en force. Certains de ces essais comportent des séquences de relaxation. Ces essais ont été réalisés dans les axes du matériau, dans le sens chaîne ou dans le sens trame, ainsi qu'en hors axes avec des orientations par rapport à la direction chaîne allant de 5° à 45°. Des résultats expérimentaux complémentaires ont également été obtenus sur une toile laminée en Kevlar X15 et sur un Dacron SF HTM simple. Enfin, une simulation de l'essai de traction biaxiale a été réalisée et a permis d'étudier l'homogénéité des champs de contrainte et de déformation de trois formes d'éprouvette différentes. / This work deals with theoretical, experimental and numerical studies of the mechanical behavior of woven materials and laminated fabrics, made with synthetic fibers, for the manufacture of sails, such as polyester or Kevlar. An original theoretical approach was proposed, it allows taking into account the specific behavior of yarns, of coating and their interactions. The resulting modeling allows describing the behavior of woven materials and laminated fabrics, in the case of complex cyclic biaxial loadings, taking into account finite deformations, nonlinear viscous effects, time-independent irreversibility and anisotropy. The implementation of this modeling was performed in a finite element code, in order to produce an operational tool for the design and calculation of sails. The proposed theoretical approach has been validated through a detailed experimental study, which was conducted on material “Dacron SF HTP Plus”. Thus, we performed various monotonous and cyclic tensile tests, which were strain or load-controlled. Some of these tests include relaxation sequences. These tests were conducted in the axes of the material, in the warp and weft directions, as well as off-axis or bias orientations, from 5 ° to 45 ° with respect to the warp direction. Further experimental results were also obtained on a laminated “Kevlar X15” and a woven “Dacron SF HTM simple” fabrics. Finally, numerical simulations of the biaxial tensile test were performed and were used for studying homogeneity of the stress and the strain fields in the cases of three different contours of biaxial-tensile samples.

Dans les dernières années, la miniaturisation progressive des dispositifs de stockage magnétique a rendu nécessaire de comprendre comment les propriétés physiques sont modifiées par rapport à l'état massif lorsque les dimensions sont réduites à l'échelle nanométrique. Pour cette raison, une méthode précise de préparation et caractérisation de nanostructures est extrêmement importante. Ce travail se concentre sur les propriétés magnétiques et de transport de nanoparticules de cobalt incorporées dans des matrices de cuivre. Notre dispositif expérimental nous permet de contrôler indépendamment la taille moyenne des agrégats, la concentration et la composition chimique. La production des agrégats de cobalt est basée sur la pulvérisation cathodique et l'agrégation dans la phase gazeuse. Cette source permet de produire des agrégats dans une large gamme de taille, de un à plusieurs milliers d'atomes. Dans un premier temps, nous avons étudié le rôle des interactions entre particules dans les propriétés de transport et magnétiques, en augmentant la concentration des nanoparticules de cobalt (à partir de 0.5 % à 2.5 % et 5 %). Nos résultats démontrent les précautions nécessaires et constituent une base solide pour de futures études sur les propriétés spintroniques des systèmes granulaires. Dans le but de décrire les propriétés magnétiques intrinsèques d'agrégats, nous avons préparé des échantillons fortement dilués (_0.5%) pour différents diamètres d'agrégats de 1.9 nm à 5.5 nm. Nous avons constaté que les propriétés magnétiques sont dépendantes de la taille. L'utilisation d'une caractérisation magnétique complète, sensible à la variation de l'anisotropie magnétique efficace, nous montre que l'anisotropie magnétique est dominée par les contributions de la surface ou de la forme des nanoparticules / In the last years, the progressive miniaturization of magnetic storage devices has imposed the necessity to understand how the physical properties are modified with respect to the bulk when the dimensions are reduced at the nanometric scale. For this reason an accurate method of preparation and characterization of nanostructures is extremely important. This work focuses on the magnetic and transport properties of cluster-assembled nanostructures, namely cobalt nanoparticles embedded in copper matrices. Our setup allows us to independently control the mean cluster size, the concentration and the chemical composition. The cobalt cluster production is based on magnetron sputtering and gas phase aggregation. The performance of the source permits a wide range of cluster masses, from one to several thousand atoms. As a first step we studied the role of inter-particle interactions in the transport and magnetic properties, increasing the cobalt nanoparticle concentration (from 0.5% to 2.5% and 5%). Our results demonstrate the necessary precautions and constitute a solid basis for further studies of the spintronic properties of granular systems. Finally, in order to describe the intrinsic magnetic properties of cluster-assembled nanostructures, we prepared strongly diluted samples (_0.5%) for different cluster sizes from 1.9 nm to 5.5 nm. We found that the magnetic properties are size-dependent. Using a complete magnetic characterization, sensitive to the change in the effective magnetic anisotropy, we show that the magnetic anisotropy is dominated by the contributions of the surface or of the shape of the nanoparticles

Au cours de ce travail, l’objectif est d’étudier les liens entre les paramètres du procédé de séchage, la microstructure et les propriétés d’usage du matériau telles que la conductivité thermique et le module d’Young. L’étude a été effectuée sur des matériaux poreux à base d’alumine, oxyde modèle, et à base de bentonite, minéral argileux. Le procédé de séchage utilisé est le procédé de coulage-congélation, qui permet d’obtenir une microstructure orientée et de fabriquer des matériaux anisotropes. L’origine de cette anisotropie provient de la microstructure des échantillons, essentiellement la forme des pores. Les résultats obtenus ont permis de souligner l’importance des paramètres de séchage sur l’anisotropie et les propriétés d’usage du matériau considéré. Par exemple, des valeurs très faibles de la conductivité thermique (0,045 W.m-1.K-1 pour 98 % de porosité) ont été obtenues pour les matériaux à base de bentonite, tout en étant manipulables. / The aim of this thesis is to correlate the shaping process parameters, the microstructure and the material properties, like thermal conductivity and Young modulus. The materials used in this study are alumina and a bentonite, a clay material. The shaping process used is the freeze-casting, which permit to obtain a textural microstructure and anisotropic materials. The origin of this anisotropy is the samples microstructure, in particularly the pores shape. The results highlight the importance of the freeze-casting parameters on the anisotropy and on materials properties. For example, very low values for the thermal conductivity (0,045 W. m-1.K-1 for a porosity of 98 %) are obtained for bentonite material, and they are handleable.

La rupture ductile des alliages métalliques survient suite à la nucléation, la croissance et la coalescence de microcavités. La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude des effets de forme et d'anisotropie plastique sur la phase de croissance des cavités. Dans un premier temps, nous implémentons numériquement le modèle de croissance de Madou et Leblond pour des cavités ellipsoïdales générales plongées dans un matériau isotrope dans un code de calcul par éléments finis, afin d'appliquer le modèle à des cas de rupture où les effets de forme sont importants. On montre que la prise en compte des effets de forme des cavités est nécessaire afin de reproduire la rupture ductile en cisaillement. Ce modèle est ensuite étendu au cas de l'anisotropie plastique, en s'inspirant des travaux de Monchiet et Benzerga. On dérive notamment un critère de plasticité macroscopique pour les matériaux anisotropes contenant des cavités ellipsoïdales générales, que nous validons par analyse limite numérique. La seconde partie de la thèse est dédiée à l'étude des effets de taille sur la rupture ductile des matériaux nanoporeux contenant des cavités sphériques ou sphéroïdales. Enfin, la troisième partie de la thèse est consacrée à l'étude des effets de forme et d'anisotropie plastique sur la phase de coalescence des cavités. Nous dérivons deux nouveaux critères de coalescence en couche que nous validons par analyse limite numérique. Cette étude nous permet de développer un nouveau critère permettant d'unifier les phases de croissance et coalescence. Enfin nous dérivons un critère de coalescence pour les matériaux anisotropes. / Ductile fracture of metallic alloys occurs by the nucleation, growth and coalescence of microvoids. In a first step, we study the influence of void shape effects and plastic anisotropy on the growth phase. we implement numerically in a finite element code the void growth model of madou and leblond for ellipsoidal voids embedded in an isotropic material, in order to apply the model to ductile fracture problems involving important void shape effects. We show that the consideration of void shape effects is necessary in order to reproduce shear-dominant ductile fracture. This model is then extended to plastic anisotropy, in the spirit of the models of monchiet and benzerga. In particular, we derive a macroscopic criterion for anisotropic materials containing general ellipsoidal voids, which is assessed by finite element limite analyses. In a second step, we study the effects of void size on the ductile fracture of nanoporous materials contenant spherical or spheroidal voids. The last part of the thesis is dedicated to the study of void shape effects and plastic anisotropy on the coalescence phase. We derive two new criteria of coalescence by internal necking, which are assessed numerically. Then, we derive a new criterion that permits to unify the growth and coalescence phases. Finally we study the influence of plasticy anisotropy on coalescence by internal necking.

La question cruciale dans l'exploration du stockage ultime à haute densité est l'anisotropie magnéto-cristalline (MCA) qui provient du couplage spin-orbite. Utilisant à la fois la méthode des liaisons fortes et les calculs « premiers principes », nous calculons la MCA de nanocristaux de fer et de cobalt qui peuvent être obtenus par croissance épitaxiale sur un substrat SrTiO3 avec un contrôle remarquable de leur taille, forme et structure. Afin de définir une décomposition locale appropriée de la MCA, nous avons implémenté le « Théorème de Force » à l'aide d'une formulation grand-canonique dans le code QUANTUM ESPRESSO ainsi que dans notre modèle de liaisons fortes. Il est intéressant de noter que pour les deux éléments, la MCA totale de nanocristaux isolés est largement dominée par les facettes (001) dont il résulte un comportement opposé: une anisotropie « hors-plan » pour les nanocristaux (contenant plusieurs centaines d'atomes) de fer et « dans le plan » pour ceux de cobalt. Nous avons également mis en évidence un fort renforcement de la MCA pour les petits clusters (contenant quelques atomes seulement) déposés sur un substrat SrTiO3. En conséquence, nous prévoyons que les nanocristaux de fer (même de très petite taille) devraient être magnétiquement plus stables et sont donc de bons candidats potentiels pour le stockage magnétique. Enfin, notre analyse MCA résolu en orbitales s'applique également à d'autres système et permet, par exemple, de prédire le comportement de la MCA de films minces magnétiques après déposition de matériaux organiques comme le graphène ou de molécules tel C60. / The crucial issue in exploring ultimate density data storage is magneto-crystalline anisotropy (MCA) which originates from spin-orbit coupling. Using both tight-binding and first-principles methods, we report the MCA of Fe and Co nanocrystals that can be grown epitaxially on SrTiO3 with a remarkable control of their size, shape and structure. In order to define the proper local decomposition of MCA, we implemented the “Force Theorem” within the grand-canonical formulation in QUANTUM ESPRESSO as well as in our tight-binding model. Interestingly, for both elements, the total MCA of free nanocrystals is largely dominated by (001) facets resulting in the opposite behavior: out-of-plane and in-plane magnetization direction is favored in Fe and Co nanocrystals (containing up to several hundred atoms), respectively. We also find a strong enhancement of MCA for small clusters (containing only several atoms) upon their deposition on a SrTiO3 substrate. As a consequence, we predict that the Fe nanocrystals (even rather small) should be magnetically stable and are thus good potential candidates for magnetic storage devices. Finally, our rather general orbital-resolved analysis of MCA applies also to other systems and allows, for example, predicting the MCA behavior of magnetic thin films upon covering by various organic materials such as graphene or C60 molecule.

Cette thèse présente l'élaboration et l'étude de nanofils ferromagnétiques de cobalt, nickel et d'alliages cobalt-nickel épitaxiés en matrice de titanate de strontium et de baryum. Les fils sont élaborés par auto-assemblage lors de dépôts séquentiels par ablation laser pulsé. Tout d'abord, les paramètres de croissance permettant de contrôler le diamètre des fils et leur densité sont mis en évidence en modélisant la croissance de l'hétéro-structure par simulations Monte-Carlo cinétique. Ensuite, on montre que les fils sont dilatés axialement et relaxés radialement. L'origine de l'état dilaté est expliquée en adaptant le modèle de Frenkel-Kontorova à notre situation et les inhomogénéités de déformation des nanofils sont décrites en analysant des cartographies de l'espace réciproque. La dilatation crée une anisotropie magnétique, par couplage magnéto-élastique, qui, dans le cas du nickel, peut compenser l'anisotropie de forme des fils. Enfin, pour des fils de Co0.4Ni0.6 de diamètre supérieur à quatre nanomètres, la température de blocage de l'assemblée de fils est supérieure à la température ambiante et la barrière d'énergie du renversement magnétique est de l'ordre d'un électronvolt, ce qui est intéressant pour d'éventuelles applications, par exemple en enregistrement de données. / In this PhD thesis, we study the growth and the properties of ferromagnetic nanowires made of cobalt, nickel and cobalt-nickel, embedded in a matrix made of of strontium and baryum titanate. The nanowires are grown taking advantage of self-assembly processes occurring during sequential pulsed laser deposition. First, we model the growth with a kinetic Monte-Carlo code to highlight the parameters that control the diameter and the density of the nanowires. Then, it is shown that the nanowires are strained along their axis, and relaxed perpendicular to it. The origin of the strained state is explained in the framework of the Frenkel-Kontorova model, and its inhomogeneities are described through analysis of mappings of the reciprocal space. Furthermore, it is shown that the strain is high enough to shift the magnetic easy axis of the nickel nanowires, through magneto-elastic coupling. Finally, for Co0.4Ni0.6 nanowires with a diameter greater than four nanometers, the blocking temperature of the assembly is above room temperature and the energy barrier for the magnetic reversal of the nanowires is of the order of one electronvolt. This is interesting for potential applications in data storage, for example.