Du fait de leur ferromagnétisme, les nanoparticules de Cobalt se prêtent à la réalisation d’expérience de Résonance Nucléaire Magnétique en Champ Interne du 59Co (RMN-CI). Dans ce manuscrit, nous présentons tout d’abord une description générale de la RMN-CI dans le cadre du modèle de Bloch. Concernant plus précisément le Co(0), passant en revue la littérature, nous insistons sur les aspects controversés et les progrès récents en la matière. Une attention particulière est portée à la caractérisation du Co dans les catalyseurs Fischer-Tropsch (FT) qui représente aujourd’hui un champ majeur d’application de la technique ; l’histoire de la catalyse FT et une brève revue de la synthèse et de la structure de ces catalyseurs sont donc présentées. Concernant le travail expérimental, celui-ci est structuré de la façon suivante. Tout d’abord, des échantillons modèles sont étudiés afin de mettre en place un modèle interprétatif basé sur les contributions structurales (fcc, hcp, sfs) et magnétiques (domaines, parois de domaines, mono-domaines) à la résonance. Nous passons ensuite à l’étude in situ par RMN-CI de la stabilité thermique de nanoparticules supportées sur du β-SiC. La transition hcp/fcc est observée dans la gamme de température 600-650 K. Ceci étant posé, des structures plus complexes ont été étudiées. Nous avons révélé la structure de la partie métallique de céramiques modifiées Co-Al-O. Finalement, la structure et la stabilité de particules de Cobalt métallique déposées sur et dans des nanotubes de carbone ont été étudiées. Ces structures hybrides originales ont été examinées par RMN-CI, microscopie électronique en transmission et DRX synchrotron in situ. / This manuscript is devoted to the study of different catalysis-related materials by Internal Field 59Co Nuclear Magnetic Resonance (IF-NMR). The principles of IF-NMR are stated, based on the Bloch model, which gives a good insight into the internal field NMR mechanism. Further, a short description of the possible range of materials than can be studied by IF-NMR is provided with a particular emphasis on Co Fischer-Tropsch synthesis catalysts. The study of a model sample used to assess our understanding of IF-NMR spectra is included. This model is based on separating the structural (fcc, hcp, and sfs) and magnetic (domains, domain walls, and single-domain particles) contributions. Our experimental work uncovers the thermal stability of small Co nanoparticles probed in situ by IF-NMR. Co(0) supported on β-SiC is studied within the 300-850 K temperature range. The line position and width are mainly determined by magnetic properties, whereas the absolute and relative NMR intensities give crucial information regarding the Co particle stability. A study of Fischer-Tropsch catalysts synthesized by non-conventional co-precipitation routes on different modified aluminum oxides is presented. The IF-NMR application to Co-Al-O ceramic materials provided unique information on the metallic cermet part of the sample. The structure and stabilization of different size Co(0) nanoparticles on multi-walled carbon nanotubes have been studied. These hybrid structures were examined by IF-NMR, HRTEM, and in situ synchrotron XRD, which provide crucial information on Co particles reduction, stability and structures.

Les micro-saignements cérébraux (MSC) sont des dépôts d’hémosidérine particulièrement visibles sur des séquences IRM sensibles à la susceptibilité magnétique, comme par exemple la séquence en écho de gradient pondérée (GRE) en T2*. Néanmoins, leur détection in-vivo à partir de l’image d'amplitude GRE T2* obtenue en routine clinique est peu exacte et très sensible aux paramètres d’acquisition. Une détection automatique des MSC permettrait d’augmenter la portée et la pertinence de cette séquence, mais il est avant tout nécessaire de mieux caractériser les MSC pour augmenter la spécificité de détection. Cette thèse présente une nouvelle méthode pour extraire l’information d’intérêt (la carte champ interne) à partir d’images de phase obtenues avec les mêmes acquisitions cliniques GRE T2*. En effet, l’image de phase T2* contient directement une information sur la susceptibilité et pourrait donc améliorer la détection des MSC. Cette méthode a été évaluée avec succès sur des données multicentriques de qualité compatible avec la routine clinique pour des sujets avec un nombre très variable de MSC et a permis de différencier les MSC des micro-calcifications. Une étude de validation a également été menée pour évaluer l’utilité clinique de la carte de champ interne pour la détection par un expert, par rapport à d’autres types d’images et reconstructions utilisées en clinique. Elle a montré une amélioration de la spécificité. La thèse comprend également une preuve de concept d’une méthode d’identification automatique utilisant l’information provenant de plusieurs types d’image et de reconstruction afin d’augmenter la spécificité de l’identification. L’évaluation est menée sur les sujets précédemment décrits. Cette preuve de concept est basée sur un algorithme d’apprentissage supervisé ; cela consiste à combiner les informations issues des différents types d’image à partir desquels des descripteurs d’intensités et de forme ont été extraits pour créer un modèle de prédiction permettant discriminer les MSC. / CMBs, small hypo-intense foci with a maximum diameter of 10 millimeters, were first thought clinically silent. They are now considered as an imaging marker of cerebral small vessel diseases and their clinical involvement is increasingly recognized; they may be associated with an increased risk of hemorrhagic stroke, ischemia and dementia such as Alzheimer's disease. However, their relation with pathology and its causality remains largely to be understood, partly because of their tricky characterization in-vivo. Large scale studies or meta-analyses are made difficult because their identification varies with MRI sequence parameters and suffers from reproducibility issues and is time-consuming. Automatic identification methods have been proposed to address these issues but they all require manual post processing selection steps, because of a very high number of false positives. This suggests that a better characterization of CMBs may be the key to improve their detection, as it would allow better identifying them from misleading structures and lesions.This PhD focused on achieving a better characterization of CMBs to better detect them with an automatic method. It covers multiple aspects to improve CMBs identification. First, MR phase image was taken into account in addition to the standard MR magnitude image, because of its sensitivity to CMBs. A new MR phase image processing technique was thus developed to obtain the magnetic field of interest free of contamination from background sources in datasets equivalent to clinical routine. A comparison study was carried-out to evaluate the outcome of this tool for CMBs detection in a standardized dataset in a clinical environment. A proof-of-concept is given to illustrate the advantages of new features for automatically identifying CMBs.

Ce travail porte sur la modélisation électromagnétique des circulateurs à jonction-Y polarisé non-uniformément en vue de concevoir et de réaliser des structures ultraminiatures. L'originalité de cette étude repose sur l'approche théorique permettant de mieux décrire le comportement électromagnétique de la structure. Cette approche tient compte de la non-uniformité des différents champs apparaissant dans la structure (champ statique de polarisation, champs démagnétisants et champ interne) ainsi que de l'état d'aimantation du matériau ferrite. La réalisation de circulateurs microruban en bande X a permis de confronter des résultats expérimentaux aux réponses théoriques obtenues à partir de notre approche théorique et d'observer la dégradation des performances du dispositif due à la non-uniformité des champs statiques. A l'aide de modifications apportées à l'analyse électromagnétique, les réponses de dispositifs à base d'hexaferrites autopolarisés fonctionnant à la rémanence sont obtenues.