Thèse (M. en physique)--Université du Québec à Montréal, 2003. / En tête du titre: Université du Québec à Montréal. "Mémoire présenté comme exigence partielle de la maîtrise en physique offerte par extension à l'Université du Québec à Montréal en vertu d'un protocole d'entente avec l'Université du Québec à Trois-Rivières." Bibliogr.: f. 70-71.

Ce travail de thèse a pour but de mieux comprendre la fonction de la région occipito-temporale ventrale (OTv) gauche dans le traitement visuel des mots, et particulièrement la relation entre cette région et les régions langagières antérieures, ainsi que son rôle dans l’expertise perceptuelle en lecture. Un deuxième objectif est d’examiner le lien entre la latéralisation cérébrale du langage et l’avantage du champ visuel droit (CVD) dans la lecture des mots. Dans une 1ère étude en potentiels évoqués, en comparant des participants dominants hémisphériques gauches (HG) typiques et dominants hémisphériques droits (HD) atypiques, nous avons montré que l’activité OTv lors de la lecture était latéralisée dans le même hémisphère que la production du langage pour les deux populations. L’activité OTv lors de la lecture semble donc être modulée jusqu’à un certain point par les processus langagiers antérieurs. Dans une 2nde étude, nous avons manipulé le format d’affichage des mots (horizontal vs. vertical) afin d’examiner l’expertise perceptuelle en lecture. Cette étude a montré qu’il n’y avait pas d’effet de la manipulation du format sur l’activité OTv gauche mais un effet prononcé sur l’activité OTv droite. Dans l’ensemble, ces deux études suggèrent que l’activité OTv lors de la lecture résulte de l’intégration d’un mécanisme général de la reconnaissance de la forme avec les traitements langagiers antérieurs (latéralisés). L’expertise perceptuelle en lecture résulterait plutôt d’un désengagement de la région OTv droite (que d’une spécialisation de la région OTv gauche) et des ajustements d’autres régions cérébrales sous-tendant la lecture. Enfin, dans une 3ème étude, en mesurant l’identification de mots avec des excentricités différentes dans les deux champs visuels, nous avons montré un pattern différent, mais pas inversé, d’asymétrie du champ visuel pour les individus ayant une dominance inversée pour le langage. L’avantage du CVD dans la lecture de mots dépendait de la latéralisation du langage et était modifié par d’autres facteurs tels qu’un biais attentionnel acquis. / The principal aim of this work was to investigate the function of the ventral occipito-temporal (vOT) region in visual word recognition. Special emphasis was given to the relation between this region and anterior language regions and its role in perceptual expertise characteristic of reading. A second aim was to investigate the relationship between the cerebral lateralization of language and the right visual field (RVF) advantage in word reading. In the first study, by analyzing ERPs to printed words of readers with inversed cerebral lateralization for language production, we showed that reading-related vOT activation is lateralized to the same hemisphere as language production in both populations. To some extend vOT activity during reading seems therefore be modulated by processes in anterior language regions. In the second (fMRI) study, we manipulated the display format of words (horizontal vs. vertical) to test the reading related visual expertise at morpheme/bigramme level (Dehaene 2005) as well as at word level. This study showed no effects of format manipulation on left vOT activity but a strong effect on right vOT activity. All together, the results of our two studies suggest that the reading-related vOT activity results from the integration of general form recognition mechanisms with lateralized anterior language processes. Reading related visual expertise rather results from a disengagement of right vOT region than from a specialization of left vOT region, and is likely to involve adjustment of other regions in the reading network. Finally, in a third study, which measured word identification at different eccentricities in the two visual fields, we showed a different but not reversed pattern of visual field asymmetry for individuals with inversed language dominance. The RVF advantage in visual word recognition depends on language lateralization and is modulated by other factor such as learned attention bias.

Le modèle de potentiels effectifs d'interactions interatomiques (champ de forces) pour la modélisation d'oxydes a été développé avec l'utilisation de calculs ab initio basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité. Le champ de forces décrit l'énergie potentielle totale du système par la somme de l'énergie électrostatique, celle de dispersion, et l'énergie d'interactions à courte portée. L'énergie électrostatique a été décrite par le modèle d'équilibration des tranferts de charge (SQE) basé sur l'approche d'égalisation du potentiel chimique (CPE). Le calcul de coefficients de dispersion, qui déterminent les interactions de dispersion, a été réalisé avec l'utilisation de fonctions Wannier maximalement localisées (MLWF). Dans les oxydes la position des centres des MLWF près d'atomes permet de calculer les coefficients de dispersion pour chaque atome. Les calculs de ces coefficients ont montré que leur valeur dépend du nombre d'atomes et du rayon de la première sphère de coordination. Le développement de potentiels d'interactions à courte portée a été réalisé avec l'utilisation de la méthode "force-matching", ce qui a permis de choisir la forme analytique des potentiels. Les paramètres des composants du champ de force ont été obtenus sur la base de calculs de chimie quantique de systèmes isolés et périodiques de structures de silicates. Les paramètres du modèle SQE on été calibrés en utilisant le potentiel électrostatique comme la grandeur de référence. Le champ de forces complet a été testé par simulation de polymorphes cristallins de la silice par la méthode de la dynamique moléculaire. Les résultats des calculs ont permis de choisir le meilleur modèle. Le champ de forces sélectionné reproduit bien les caractéristiques structurelles de α-quartz et α-cristobalite. Le calcul de spectres vibrationnels des systèmes montre que le champ de forces sous-estime les constantes de forces Si-O, ce qui conduit à un déplacement de spectres vibrationnels vers les basses fréquences par rapport aux spectres expérimentaux. Des voies visant l'amélioration de la performance du champ de forces sont proposées. / The effective interatomic potential model (force field) for the atomistic modeling of oxide materials was developed with the extensive use of ab initio density functional calculations. The force field represents the total potential energy of system as a sum of the long-range electrostatic, dispersion, and short-range energy contributions. The long-range energy electrostatic energy was described with the use of split-charge equilibration (SQE) model based on the chemical potential equalization (CPE) approach. The electrostatic potential was used as the reference quantity for the calibration of parameters of the SQE model. The computation of dispersion coefficients, which determine the magnitude of the dispersion interactions, was carried out with the use of maximally localized Wannier functions (MLWF). The position of MLWF centers close to the nuclei in oxides permits the computation of the dispersion coefficients in an atom-wise manner. The values of the dispersion coefficients were found to be affected by the coordination number and the radius of the first coordination sphere of atom. The short-range (SR) interaction potentials were designed with the use of force-matching method, which has allowed a judicious choice of the functional form of the SR potentials. The parametrization of the force field components was performed on the basis of extensive quantum-chemical calculations of isolated and periodic silicate systems. The complete force field was tested in the molecular dynamics simulations of crystalline silica polymorphs. Results of the calculations allowed to choose the best model. The selected force field well reproduces structural characteristics of the α-quartz and α-cristobalite polymorphs. The calculation of the vibrational spectra of the systems has shown that the model underestimates the Si-O force constants that leads to a downward shift of the vibrational spectra in comparison with the experimental data. A number of ways aimed at improving the force field's performance are suggested.

Reproduction de : Thèse doctorat : Electronique : Cergy-Pontoise : 2005. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. p.121-129.

Thèse de doctorat : Électronique : Lille 1 : 2002. / N° d'ordre (Lille) : 3229. Résumé en français et en anglais. Bibliogr. en fin de chapitres.

Les modèles de champ archéomagnétique et les simulations numériques de dynamos fournissent des informations importantes sur la géodynamique. J'ai étudié l’existence et la mobilité des patches de flux inverse (PFI) dans les modèles de champ archéomagnétique. J'ai comparé le suivi des PFIs avec les anomalies sismologiques à la base du manteau pour explorer si les PFIs ont des emplacements privilégiés prescrits par l'hétérogénéité latérale à la base du manteau. Les PFI sont ainsi interprétés en termes de dynamique de noyau et d'interactions thermiques noyau-manteau. La corrélation en co-latitude et le décalage en longitude permettent d'inférer l'orientation azimutale du champ toroidal et la présence d'un large upwelling au sommet du noyau. L'Anomalie de l'Atlantique Sud (AAS) est une région de faible intensité géomagnétique à la surface de la Terre, qui est communément attribuée aux PFIs sur la frontière noyau manteau (FNM). Alors que l’AAS est clairement affecté par la région de flux inverse sous l'Atlantique Sud, je montre que la relation entre l’AAS et les PFIs n'est pas simple. L'anomalie est déterminée par l'interaction de plusieurs patches de flux (normal et inverse) à la FNM. Des scenarios simples de variation séculaire (VS) suggèrent que si le déplacement de l’AAS peut être expliqué par l'advection, sa chute d'intensité nécessite la diffusion magnétique. J'ai déterminé si l'hétérogénéité thermique du manteau inférieur pouvait expliquer l'emplacement de l’AAS avec des dynamos numériques dont le flux de chaleur à la FMN est hétérogène. Les histogrammes des coordonnées des minima d'intensité de surface montrent deux pics de position longitudinale préférée dont un est proche de la longitude actuelle de l’AAS. Les ingrédients pour reproduire les coordonnées de l'AAS sont liés à l'asymétrie nord-sud du flux normal et inverse. / Archeomagnetic field models and numerical dynamo simulations provide important insights to the geodynamo. I investigated the existence and mobility of reversed flux patches (RFPs) in archeomagnetic field models. I compared the tracking of RFPs with seismic anomalies of the lowermost mantle to explore if RFPs have preferred locations prescribed by lower mantle lateral heterogeneity and interpreted in terms of core dynamics and core-mantle thermal interactions. Correlation in co-latitude and a shift in longitude allowed inferring azimuthal orientation of toroidal field below the core-mantle boundary (CMB) and the presence of large fluid upwelling structures at the top of the core. The South Atlantic Anomaly (SAA) is a region of weak geomagnetic field intensity at the Earth's surface, which is commonly attributed to RFPs on the CMB. While the SAA is clearly affected by the reversed flux region below the South Atlantic, I showed that the relation between the SAA and RFPs is not straightforward. The SAA minimum is determined by the interplay among several robust flux patches at the CMB. Simple secular variation (SV) scenarios suggest that while the SAA path can be explained by advection, its intensity decrease requires magnetic diffusion. Investigating whether lower mantle thermal heterogeneity may explain the location of the SAA was tested with run numerical dynamos with heterogeneous CMB heat flux. Histograms of the coordinates of surface intensity minima show two peaks of preferred longitudinal position of weakest surface field intensity, one close to the present SAA minimum longitude. The ingredients to reproduce the SAA coordinates are related to north-south asymmetry of normal and reversed flux.

L’étude de la spéciation des actinides en solution revêt une importance particulière à la fois pour la compréhension et l’amélioration des procédés de séparation pour le cycle du combustible nucléaire ainsi que pour les problèmes de spéciation dans l'environnement. Toutefois, leur caractère radioactif associé à la complexité de leur chimie fait de l’étude de la spéciation des actinides un véritable challenge expérimental. C’est pourquoi le recours à la modélisation moléculaire peut s’avérer une aide déterminante pour progresser sur cette thématique. Dans ce travail, le couplage de calculs de chimie quantique et de données expérimentales (thermodynamique, EXAFS, spectroscopie UV-visible) pour étudier la spéciation du plutonium(IV) en phase organique après extraction par des ligands N,N-dialkylamides nous a permis d'identifier la formation de plusieurs complexes ayant des modes de coordination du ligand au plutonium différents. Parallèlement, aucun champ de force n'ayant été reporté pour décrire le plutonium(IV) par dynamique moléculaire classique, nous avons entrepris de développer un potentiel d'interaction classique pour cet élément. Ce développement a été initié par le paramétrage des interactions de la série d'actinides du thorium au berkelium au degré d'oxydation IV dans l'eau. L'approche ab initio retenue pour le paramétrage ainsi que le champ de force résultant sont exposés. Les premiers résultats de dynamique moléculaire sont comparés aux données expérimentales disponibles dans la littérature puis les limites et perspectives d'amélioration de la méthode de paramétrage ainsi que du potentiel sont discutées en détail. / The actinide speciation in solution is central to the understanding and improvement of separation processes for the nuclear fuel cycle as well as envirronmental speciation problems. However, the radioactivity of these elements combined with their chemical complexity make the study of their speciation a real experimental challenge. That is why, bringing into play the molecular modeling may be a key help in getting new insights on this issue. In this work, coupling quantum chemical calculations to experimental data (thermodynamics, EXAFS, UV-visible spectroscopy) for studying plutonium(IV) speciation in an organic phase containing N,N-dialkylamide ligands enabled us to identify the formation of several complexes having different coordination modes of the ligand to the plutonium. In parallel, as no force field has been reported for discribing plutonium(IV) by classical molecular dynamics, we decided to tackle the development of such a potential for this element. This development has been initiated with the parameterization of actinide - water interactions considering the series from thorium to berkelium at their +IV oxidation state. The chosen ab initio parameterization approach as well as the final force field are presented. Then, the first molecular dynamics results are compared to available experimental data. Finally, the limits and future developments concerning both the parameterization approach and the analytical potential are discussed in detail.

L'objectif de ce travail est le développement d'une méthode numérique pour simuler la diffusion de défauts cristallographiques mobiles dans les métaux irradiés, ainsi que leur absorption par les puits, afin de mieux anticiper l'évolution microstructurale de ces matériaux. Un intérêt particulier a été porté au cas de l’interaction entre les défauts ponctuels et les dislocations.Les méthodes de champ de phases sont bien adaptées à ce problème, puisqu’elles peuvent tenir compte des effets élastiques des dislocations sur la diffusion de ces défauts dans les cas les plus complexes. Le modèle de champ de phases présenté dans ce travail a été adapté pour prendre en compte la création des défauts par irradiation ainsi que leur absorption par les cœurs de dislocation à l’aide d’un nouveau paramètre d’ordre associé à la morphologie du puits. La méthode a d’abord été validée dans différents cas de référence en comparant les forces de puits obtenues numériquement aux solutions analytiques disponibles dans la littérature.Elle a ensuite été appliquée aux dislocations dans le zirconium en faisant varier leur orientation, et en tenant compte des propriétés anisotropes du cristal et des défauts ponctuels, obtenus récemment par des calculs à l'échelle atomique.L'analyse des résultats démontre que l'anisotropie de forme des défauts ponctuels favorise l'absorption des lacunes par les boucles basales, ce qui est cohérent avec la croissance du zirconium sous irradiation expérimentalement observée.Enfin, l'étude rigoureuse des boucles de dislocation révèle que les simulations par champ de phases sont plus précises que les solutions analytiques dans des domaines de densités réalistes. / The aim of this work is to develop a modelling technique for diffusion of crystallographic migrating defects in irradiated metals and absorption by sinks to better predict the microstructural evolution in those materials.The phase field technique is well suited for this problem, since it naturally takes into account the elastic effects of dislocations on point defect diffusion in the most complex cases. The phase field model presented in this work has been adapted to simulate the generation of defects by irradiation and their absorption by the dislocation cores by means of a new order parameter associated to the sink morphology. The method has first been validated in different reference cases by comparing the sink strengths obtained numerically with analytical solutions available in the literature. Then, the method has been applied to dislocations with different orientations in zirconium, taking into account the anisotropic properties of the crystal and point defects, obtained by state-of-the-art atomic calculations.The results show that the shape anisotropy of the point defects promotes the vacancy absorption by basal loops, which is consistent with the experimentally observed zirconium growth under irradiation. Finally, the rigorous investigation of the dislocation loop case proves that phase field simulations give more accurate results than analytical solutions in realistic loop density ranges.

Dans ce travail, les effets du champ magnétique sur la cristallographie et la microstructure d'alliages Al lors de la solidification sont systématiquement étudiés. L'étude des phases primaires Al3Fe et Al3Zr indique que l'interface facettée et le maclage influencent leur morphologie. Pour Al3Fe, la faible vitesse de migration des plans parallèles à la direction d'extension conduit à la forme de barre. Le type I de maclage provoque la courbure du cristal. Pour Al3Zr, les vitesses de migration différentes des différents plans conduisent à la forme tabulaire et le maclage composé crée les dentrites. Le maclage est réalisé par cisaillement, remaniement et de fautes d'empilement atomique. Le champ magnétique intense tend à éliminer la ségrégation par gravité d'Al3Fe primaire par la force de viscosité magnétique. Le couple magnétique induit par l'anisotropie magnétique provoque la rotation de l'Al3Fe et Al3Zr primaires et crée une forte orientation préférentielle cristallographique dans la direction du champ. Le champ induit également des bifurcations et des fissures du Al3Fe par la force thermoélectrique magnétique et la différence des coefficients de retrait entre Al3Fe et la matrice. La conjonction de détachement de cristaux, de l'énergie d'aimantation et de la suppression de la diffusion de solutés accroît la nucléation de l'Al3Fe primaire. Au cours de coulée semi-continue, le faible champ magnétique statique transfère les grains équiaxes et colonnaires d'Al-Zn en grains de type « plumeau » maclés, et les grains colonnaires d'Al-Fe en lamelles maclées par la modification des conditions de solidification à l'interface liquide/solide, entraînant la formation de la forte texture cristallographique et des joints de grains de coïncidence (Coincident Site Lattice CSL) de type [sigma]3. Le présent travail contribue à l'enrichissement de la théorie du traitement électromagnétique des matériaux / In this work, the effects of magnetic field on the crystallography and microstructure of al alloys during solidification are systematically studied. Study on the primary Al3Fe and Al3Zr phases indicates that the faceted interface and twinning influence their morphology. For the Al3Fe, the low rate of the planes parallel to the extension direction result in the bar shape. The type I twinning causes the crystal to bend. For the Al3Zr, the different migration rates of the planes lead to the tabular shape and the compound twinning creates the dentrites. Twinning is achieved by shearing, reshuffling and atomic stacking fault. High magnetic field tends to eliminate the gravity segregation of the primary Al3Fe by the magnetic viscosity force. The magnetic torque induced by the magnetic anisotropy rotates the primary Al3Fe and Al3Zr and creates strong preferential crystallographic orientation in the field direction. The field also induces bifurcation and cracking of the Al3Fe through the thermoelectric magnetic force and the shrinkage coefficient difference between the Al3Fe and the matrix. Crystal detachment plus magnetization energy and solute diffusive suppression enhances the nucleation of the primary Al3Fe. During semi-continuous casting, the low DC magnetic field transfers the equiaxed and columnar grains in Al-Zn to twinned feathery ones, and the columnar grains in Al-Fe to twinned lamellas by modifying the solidification condition at the liquid/solid front, resulting in the formation of strong crystallographic texture and CSL [sigma]3 boundaries. The present work contributes to the enrichment of the theory of electromagnetic processing of materials

Dans le cadre de ce mémoire nous nous sommes intéressés au champ de gravité martien. Nous avons utilisé les données du géopotentiel afin de tenter de définir l'ellipsoïde de référence donnant la meilleure approximation de la forme géométrique de la planète. Ensuite, nous avons voulu tester quantitativement si les formes géomorphologiques observées dans l'hémisphère nord, qui suggèrent la présence d'un paléo-océan sur Mars, sont cohérentes avec les conditions géophysiques qui définissent les lignes de rivage observées sur Terre. Supposant que la forme de l'ellipsoïde de référence martien a varié au cours du temps, nous avons testé si les formes géomorphologiques possiblement modelées par un fluide ont enregistré cette déformation. Nous avons aussi calculé et illustré les neuf composantes du tenseur des dérivées secondes du potentiel de gravité afin de déterminer s'il serait pertinent d'envoyer d'un gradiomètre en orbite autour de Mars lors d'une future mission de l'Agence Spatiale Européenne (ESA). Les données du géopotentiel utilisées pour ces calculs ont été obtenues au cours des missions spatiales dirigées par la NASA depuis les années 70. Ces données sont sous forme de coefficients du développement en harmoniques sphériques du potentiel de gravité et sont disponibles sur le site web de MOLA. Suite au traitement des données nous avons montré qu'un ellipsoïde de référence triaxial représenterait mieux la forme de Mars que l'ellipsoïde biaxial actuel. Ensuite, nous avons conclu qu'un seul des linéaments identifiés comme paléo-lignes de rivage en a les caractéristiques physiques. Nous suggérons donc la possibilité d'au moins un paléo-océan sur Mars, durant le premier milliard d'années suivant sa formation. Cependant, la variation du géopotentiel le long de ce même linéament, suggère que la forme de l'ellipsoïde de référence a changé après la disparition de l'océan. D'autre part, nos calculs des neuf composantes du tenseur des dérivées secondes du géopotentiel nous permettent de conclure que la sensibilité des gradiomètres n'est pas encore suffisante pour fournir une plus grande résolution du champ de potentiel de gravité que les données actuellement acquises par effet Doppler.