Les réactions 136Xe + p et 136Xe + 12C à 1 GeV par nucléon d’énergie cinétique du projectile dans le centre de masse ont été étudiées en cinématique inverse à l’aide du dispositif expérimental SPALADIN, installé auprès de l’accélérateur d’ions lourds de GSI. Ma thèse décrit l’analyse de ces collisions réalisées au printemps 2009. La détection en coïncidence des fragments de l’état final (résidu du projectile, neutrons et fragments légers chargés) avec une grande efficacité géométrique est obtenue par la combinaison de la cinématique inverse, d’un aimant dipolaire de grande ouverture physique et de l’utilisation de grands détecteurs. Ces coïncidences, mesurées événement par événement, nous ont permis de sélectionner, indépendamment du modèle de désexcitation, le pré-fragment, noyau excité issu de la cascade intranucléaire en fonction de son énergie d’excitation. Ainsi, nous avons pu étudier l’évolution du mécanisme de désexcitation (par exemple, l’évaporation de particules légères, la cassure binaire asymétrique ou la fragmentation multiple simultanée) en fonction de l’énergie d’excitation du pré-fragment. Les données de la réaction 136Xe + p sont comparées principalement à trois modèles de désexcitation (SMM, GEMINI++ et ABLA07) couplés au code de cascade intranucléaire INCL4. Si ces modèles semblent décrire globalement les observables de notre expérience, des désaccords significatifs sont apparus notamment en ce qui concerne la production des fragments de masse intermédiaire (IMF). La comparaison des données 136Xe + 12C avec celles de la réaction 136Xe + p fait apparaître une grande similitude dans la désexcitation des pré-fragments qui laisse entrevoir que la cascade intranucléaire mène, dans les deux cibles, aux mêmes types de pré-fragments sur la plage d’énergie d’excitation commune aux deux réactions (0 à 4 MeV par nucléon). Le régime d’excitation au-dessus de 4 MeV par nucléon, accessible uniquement pour la réaction 136Xe + 12C, montre une différence qualitative dans la désexcitation du pré-fragment, avec notamment une production beaucoup plus importante d’IMF, avec des multiplicités élevées par événement, qui croît avec l’énergie d’excitation. / The collision of 136Xe with the proton and with 12C at 1 GeV per nucleon of projectile kinetic energy in the centre of mass has been studied in inverse kinematics using the SPALADIN experimental setup at the GSI facility. This manuscript describes the analysis of these collisions realized in spring 2009. The detection in coincidence of the final state fragments (projectile residues, neutrons and light charged fragments) with a large geometrical efficiency is provided by the inverse kinematics combined with a large aperture dipole magnet and large detectors. Such a coincidence, measured on an event basis, allows selecting, in a model-independent way, the prefragment, the excited nuclear system formed after the intranuclear cascade as a function of its excitation energy. Hence, we were able to study the evolution of the prefragment deexcitation mechanism (evaporation of light particles, asymmetric binary decay, multiple fragmentation…) as a function of its excitation energy. The data of the 136Xe + p reaction have been compared mainly to three deexcitation models (SMM, GEMINI++ and ABLA07) coupled to the intranuclear cascade code INCL4. Despite the relatively good and global agreement between these models and our data, significant discrepancies appeared concerning in particular the production of intermediate mass fragments (IMF). Comparison between the 136Xe + 12C and the 136Xe + p data exhibits an important similarity in the deexcitation of the pre-fragments. This suggests that the nuclear cascade leads, for both targets, to similar prefragment types in the range of excitation energy (0 to 4 MeV per nucleon) common to both reactions. Higher excitation energies, reached only in the 136Xe + 12C reaction, show a qualitative difference in the deexcitation of the pre-fragment, with much higher multiplicities of IMF per event, increasing with the excitation energy.

Les cyclistes peuvent rouler plusieurs heures sur des routes d'une qualité souvent médiocre. L’amélioration du confort des vélos de route est donc un critère de conception important dans l’industrie du cycle. Le fait que l’humain joue un double rôle de récepteur de vibration et de composant dynamique important sur un vélo complexifie l’étude du confort cycliste. De ce fait, les fabricants de vélos n’ont actuellement pas d'idée précise sur ce qui influence réellement le confort et cela limite leur capacité d'améliorer le confort de leurs produits. L’objectif de ce mémoire est de trouver les composants qui ont le plus d'influence sur le niveau d'accélération, de force et puissance transmises aux mains et aux fesses du cycliste. Cet objectif est atteint en trois étapes, qui ont fait chacune l’objet d’articles de journaux inclus dans ce mémoire. La première étape est le développement d'une technique pour reproduire l’excitation de la route en laboratoire. Cette étape comprend d'abord la mesure de vibration sur un vélo roulant sur une route très granulaire (bitume usé sans crevasses et sans nids de poules). Il y est ensuite question de la méthode de reproduction avec des excitateurs linéaires reproduisant la vibration de la route sous les roues d'un vélo avec un cycliste. La deuxième étape est l’élaboration d'un protocole expérimental conçu pour réduire au maximum les incertitudes reliées à l’interaction du cycliste sur le vélo et aux conditions d'essais. Ce protocole optimise la position du cycliste et des conditions d’essais pour augmenter la répétabilité des mesures des vibrations transmises aux mains et aux fesses du cycliste. Malgré ces précautions concernant la répétabilité, le système vélo-cycliste n'est pas déterministe. Une approche statistique rigoureuse doit donc être utilisée pour analyser les essais. La troisième étape est la campagne de mesure qui répond directement à l’objectif de ce mémoire. Elle se résume en une première série d’essais qui détermine pour chaque composant identifié (cadre, fourche, roues, cintre et potence) les pièces offertes sur le marché qui transmettent le plus et le moins de vibrations. À partir des pièces sélectionnées, une seconde série d'essais permet de déterminer ensuite la contribution relative de ces composants sur le niveau de vibrations transmises au cycliste. La détermination de la contribution relative des composants d’un vélo de route sur le niveau de vibrations transmises de la route au cycliste permet ainsi d'identifier les composants les plus influents sur le confort des vélos et de guider le partenaire au projet, Cervélo, dans la conception orientée vers l’amélioration du confort des vélos de demain.

Les performances des techniques de bioimagerie et de biodétection peuvent être améliorées grâce aux nanoparticules fluorescentes (NPs) permettant un transfert d’énergie résonante de type Förster (FRET) efficace. Le but de mon projet de thèse est le développement de NPs polymériques brillantes et ultrastables encapsulant des fluorophores, capables de produire un FRET au-delà du rayon de Förster. Il a été montré que les groupements encombrés sont essentiels pour minimiser l’auto-extinction et le blanchiment des fluorophores encapsulés. Par ailleurs, la matrice polymérique joue un rôle crucial dans le contrôle de l’effet collaboratif entre fluorophores du au transfert d’énergie d’excitation. Puis, en utilisant cet effet collaboratif entre fluorophores, nous avons conçu des NPs présentant une photocommutation efficace, ainsi qu'un phénomène de "light harvesting" très important. Enfin, de très petites NPs avec un FRET efficace à leur surface ont été élaborées et appliquées pour la détection ultra-sensible de protéines. Les résultats obtenus fournissent de nouvelles perspectives dans le développement des nanoparticules brillantes avec un transfert d'énergie efficace, ainsi que des nano-sondes pour la détection de molécules uniques. / Performance of biosensing and bioimaging techniques can be improved by fluorescent nanoparticles (NPs) capable of efficient Förster resonance energy transfer (FRET). The aim of my PhD project is to develop bright and photostable dye-loaded polymer NPs capable to undergo efficient FRET beyond the Förster radius. We showed that bulky groups are essential for minimizing self-quenching and bleaching of encapsulated dyes. Moreover, polymer matrix plays a crucial role in controlling the inter-fluorophore communication by excitation energy transfer. Then, by exploiting communication of dyes, we designed NPs exhibiting efficient photoswitching as well as giant light-harvesting. Finally, very small NPs with efficient FRET to their surface were developed and applied for ultra-sensitive molecule detection of proteins. The obtained results provide new insights in the development of bright nanoparticles with efficient energy transfer as well as nano-probes for single-molecule detection.

Les exigences de qualité des produits ainsi que des normes environnementales et énergétiques de plus en plus drastiques nécessitent le développement de technologies de fonctionnalisation de surface en particulier celles qui s’appuient sur les procédés de revêtement par dépôt de couches minces. Le contrôle de la qualité de surface revêtue présente un enjeu industriel d’envergure. En effet, il n’existe pas à l’heure actuelle de technique d’inspection non destructive qui allie à la fois rapidité, fiabilité et flexibilité pour le contrôle de l’uniformité de revêtement. Pour répondre à cette problématique, ce travail de thèse porte sur le développement d’une technique d’inspection basée sur la thermographie active. Après étude expérimentale et numérique de la réponse thermique de surfaces bicouches, nous proposons une première méthodologie d’exploitation des mesures issues d’une excitation ponctuelle (laser) et surfacique (flash(s)). L’approche mise en place s’appuie sur l’implantation d’un algorithme des moindres carrés partiels (PLS NIPALS). Celui-ci a été testé sur plusieurs matériaux conducteurs et non conducteurs et dans différentes configurations expérimentales puis comparé à la méthode de contrôle conventionnelle par courants de Foucault (pour les matériaux conducteurs). La méthode développée permet d’extraire la signature thermique intrinsèque de l’hétérogénéité d’épaisseur du revêtement. Une deuxième approche a été explorée, elle s’appuie sur la mise en œuvre des nouveaux outils que nous offre le « Deep Learning ». Les premiers résultats obtenus semblent prometteurs. L’ensemble des résultats ouvre le champ vers une exploitation industrielle de la thermographie infrarouge pour le contrôle non destructif de revêtement. / Product quality requirements as well as increasingly drastic environmental and energy standards require the development of surface functionalization technologies, particularly those based on thin film coating processes. The quality control of coated surface presents an important industrial challenge. Indeed, actually there is any non-destructive inspection technique that combines speed, reliability and flexibility for coating uniformity inspection. To respond this challenge, this work focuses on the development of an inspection technique based on active thermography. After experimental and numerical studies of thermal responses of bilayer surfaces, we propose firstly a measurement methodology based on a point (laser) and surface excitation (flash (s)). The approach is based on the implementation of a partial least squares algorithm (PLS-NIPALS). It was tested on several conductive and non-conductive materials and in various experimental configurations and compared to the conventional eddy current control method (for conductive materials). The developed method makes it possible to extract the intrinsic thermal signature of the coating thickness heterogeneity. A second approach has been explored, based on the classification algorithm based on Deep Learning tool. The first results seem promising. The overall results open the opportunity to an industrial exploitation of infrared thermography for non-destructive coating testing.

Dans le domaine du véhicule électrique, la chaîne de traction allant de la batterie de stockage aux roues en passant par le moteur constitue le cœur du système. Elle bénéficie régulièrement d’innovations technologiques rendant ce véhicule de plus en plus attractif. Actuellement, les motorisations proposées par les constructeurs sont classiques, de type synchrone à rotor bobiné, à aimant permanent ou asynchrone. De conception éprouvée et dotées de lois de commande complexes et parfaitement maîtrisées, elles offrent de bonnes performances.Cependant, les industriels explorent de nouvelles motorisations moins conventionnelles permettant de réduire leur coût de fabrication, tout en maintenant les performances. Une des solutions possibles est la machine à réluctance variable à double saillance (MRVDS). En effet, elle est de conception simple et constituée de matériaux peu couteux. Son rotor complètement passif lui confère une très bonne robustesse et une vitesse de rotation élevée, nécessaire à une certaine compacité.Néanmoins, son pilotage est beaucoup plus complexe que pour les autres machines, elle est relativement bruyante et son couple présente des ondulations non négligeables.Nos travaux ont pour but de contribuer à l’amélioration des performances de la MRVDS du point de vue contrôle, caractéristiques de couple et efficacité énergétique sur une plage de vitesse importante. Ils ont alors été conduits selon deux axes : un axe commande et un axe conception.Afin de satisfaire un contrôle du couple le plus parfait possible, de nouveaux régulateurs de courant à la fois performants et relativement simples à implémenter sur cible logicielle ont été présenté dans un premier temps. Ensuite, nous avons proposé une implémentation partitionnée de la commande de la MRVDS sur cibles logicielle et matérielle. L’objectif est ici de conserver les performances de la commande dans le cas de l’utilisation d’un processeur économique, dont la période d’échantillonnage serait relativement importante, et tout particulièrement à haute vitesse. Une carte FPGA (Fied Programmable Gate Array) a alors été mise en œuvre.Pour améliorer les caractéristiques de couple en fonction de la vitesse ainsi que le rendement de l’ensemble moteur-convertisseur, une nouvelle structure de MRVDS non conventionnelle a été proposée. Elle est munie d’un bobinage auxiliaire créant une excitation magnétique dans chaque phase.Une étude a d’abord été menée à l’aide de simulations basées sur un nouveau modèle. Elle a permis de mettre en évidence les avantages d’une excitation par rapport à une MRVDS classique. Afin de valider les résultats, un prototype a ensuite été conçu, réalisé et expérimenté.Une part importante de ces travaux a ainsi été consacrée à la mise en œuvre de plateformes expérimentales et à la réalisation de nombreux essais permettant de valider les développements théoriques, tant du point de vue commande sur une MRVDS 8/6 que conception sur une MRVDS 6/4. / For electric vehicles, traction from storage battery to the wheels through the engine is the heart of the system. It regularly enjoys technological innovations making this vehicle more attractive. Currently, machines offered by manufacturers are classic, synchronous and induction machines. With complex laws, they offer good performance.However, manufacturers are exploring new unconventional machines to reduce their manufacturing cost while maintaining performance. One possible solution is the switched reluctance machine (SRM). Indeed, its design is simple and made of inexpensive materials. Its rotor completely passive gives it a very good robustness and high rotational speed required for certain compactness. However, its operation is much more complex than for other machines, it is relatively noisy and has significant torque ripple.Our work contributes to the improvement of SRM’s performance in terms of control torque characteristics and global efficiency over a large range speed. They were driven on two axes: one control axis and one design axis.To satisfy a torque control as perfect as possible, new currents controller both efficient and relatively simple to implement on software target were first presented. Then we proposed a SRM's control implementation on hardware and software targets. The objective is to maintain the performances in the case of an important sampling period, especially at high speeds. So an FPGA circuit (Fied Programmable Gate Array) was used.To improve torque characteristics depending on the speed, and global efficiency, a new SRM structure has been proposed. It is provided with an auxiliary coil creating a magnetic excitation in each phase. A study was initially conducted using simulations based on a new model. It helped to highlight the benefits of excitement compared to a conventional SRM. To validate the results, a prototype was then designed, built and tested.An important part of this work has been devoted to the implementation of experimental platforms and implementation of numerous tests to validate the theoretical developments, both in terms of control on a 8/6 SRM and design on a 6/4 SRM.

Les propriétés spectrales des composants fluorescents de la matière organique d’un sol naturel ont été étudiées dans les trois fractions physiques ; substances humiques, acide fulvique et acide humique, par la méthode des matrices d’excitation et d’émission de fluorescence couplée à l’algorithme Parallel Factor analysis (PARAFAC). Les modifications spectrales de ces composants ont été suivies (forme et pseudo-concentrations) en présence d’un contaminant de type hydrocarbure aromatique polycyclique (le benzo(a)pyrène (BaP), toxique et à caractère cancérigène) : (1) en faisant varier les volumes d’une solution pure de BaP dans chaque fraction de même concentration en matières organiques, (2) en faisant varier les concentrations en matière organique pour des concentrations fixes de BaP, qui ont été suivies dans le temps. Les résultats ont montré que le BaP influence d’une manière différente les fluorophores présents dans les trois fractions et ont permis de clarifier le type d’interactions avec une fraction ou l’autre. D’autre part, une discussion a été menée sur les paramètres de validation du nombre de composants pour le choix des modèles de PARAFAC. / The spectral properties of the fluorescent components of the organic matter of a natural soil were studied in the three physical fractions; humic substances, fulvic acid and humic acid, by the method of the excitation and fluorescence emission matrices coupled to the Parallel Factor Analysis (PARAFAC) algorithm. The spectral modifications of these components were studied (form and pseudo-concentrations) in the presence of a polycyclic aromatic hydrocarbon contaminant (benzo (a) pyrene (BaP), toxic and carcinogenic): (1) by varying the volumes of a pure solution of BaP in each fraction having the same concentration of organic matter, (2) by varying the concentrations of organic matter for fixed concentrations of BaP, which were followed over time. The results showed that the BaP influences the fluorophores present in the three fractions in a different way and clarified the type of interactions with one fraction or the other. On the other hand, a discussion was held on parameters for validating the number of components for the selection of PARAFAC models.

Les nanoparticules polymériques fluorescentes apparaissent comme des outils importants pour l'imagerie en temps réel des processus biologiques au niveau moléculaire et cellulaire. L’objectif de mon projet de doctorat a été d’optimiser les nanoparticules polymériques fluorescentes pour l’imagerie biologique. Premièrement, nous avons pu, en faisant varier la chimie des polymères, obtenir un très bon contrôle de leur taille. Ceci a permis de mettre en évidence l’importance de la taille des NPs pour des applications intracellulaires avec une taille maximale de 23 nm pour une distribution dans tout le cytosol. Deuxièmement, nous avons pu montrer que la simple adsorption d’un amphiphile PEGylé de type Pluronic permet la stabilisation des nanoparticules dans des milieux biologiques. Le nombre de molécules incorporées et leur stabilité ont été étudiés en combinant des techniques de FRET et de FCS. Les meilleures formulations résultent en une stabilité des nanoparticules in vivo, ce qui a permis leur imagerie en tant que particules individuelles dans les vaisseaux sanguins du cerveau de souris. Troisièmement, le transfert d’énergie entre différents fluorophores encapsulés dans les NPs a été étudié et optimisé. / Fluorescent polymeric nanoparticles appear as important tools for real-time imaging of biological processes at the molecular and cellular level. The objective of my PhD project was to optimize fluorescent polymeric nanoparticles for biological imaging. First, by varying the chemistry of the polymers, we have been able to obtain a very good control of their size. This made it possible to highlight the importance of NPs size for intracellular applications with a maximum size of 23 nm for optimal distribution throughout the cytosol. Secondly, we have shown that simple adsorption of a PEGylated amphiphiles pluronic family allows the stabilization of nanoparticles in biological media. The number of incorporated molecules and their stability has been studied by combining FRET and FCS techniques. The best formulations result in nanoparticle stability in vivo, which allowed their imaging as individual particles in the blood vessels of the mouse brain. Third, energy transfer among different fluorophores encapsulated in NPs has been studied and optimized.

Le but de cette thèse est la compréhension de pourquoi certains complexes de ruthénium sont soit pasluminescents soit avec un temps de vie très courte de l’état excité. Des calculs de type théorie de lafonctionnelle de la densité (DFT) ou DFT dépendante du temps (TD-DFT) étaient effectués pour cinqcomplexes existants et aussi pour un complexe hypothétique. Selon la théorie de champs de ligand (LFT),la plus proche sont les énergies des états de type transfert de charge métal-ligand (MLCT) à un état de typemétal centré (MC), alors le plus facile est-ce à peupler l’état MC ainsi menant à une dèsexcitation nonradiative de l’état MLCT. Les calculs DFT/TD-DFT s’avéraient suffisants pour reproduire les géométrieset spectres d’absorption expérimentales. Ceci, ensemble avec la technique de densité d’états partielle,permettaient une validation de l’idée fondamentale issue du modèle LFT en confrontant les résultats denos calculs avec les temps de vie mesurés. / Density-functional theory (DFT) and time-dependent DFT (TD-DFT) were carried out for 5 rutheniumcomplexes and one hypothetical one. The goal was to understand the lack of luminescence or very shortexcited state lifetimes at room temperature in some of them. According to ligand-field theory (LFT), thecloser the energies of the metal-to-ligand charge transfer (MLCT ) and the metal-centred (MC) states,the easier it is to populate the MC state, leading to radiationless disactivation of the luminescent MLCT.DFT/TD-DFT calculations proved adequate in reproducing experimental geometries and absorption spectra.Verification of LFT explanation was done by use of partial density of states whose results agreedreasonably well with the usual hypothesis.

Le mécanisme de la transition préarc-arc dans les éléments de coupure du type fusible est encore mal connu à ce jour. La compréhension du phénomène requiert encore de nombreuses données fondamentales tels que la température ou la densité des vapeurs métalliques créées. Des hypothèses sont avancées pour expliquer la différence du temps de préarc prévue par les modélisations effectuées au sein du LAEPT avec celui constaté lors des expérimentations menées dans ce même laboratoire. Cet ouvrage tente de les vérifier par une approche expérimentale menées sur des fils explosés et des rubans fusibles. L’étude expérimentale est complétée par une recherche bibliographique sur les fils explosés. Ce complément propose de nouvelles pistes d’investigation pour la compréhension de l’amorçage de l’arc électrique sur les rubans fusibles. Enfin, toutes les méthodes de diagnostic et les grandeurs obtenues dans les tests les plus représentatifs sont données en fin d’ouvrage. / Transition between prearcing and arcing stage remains not well known. Several fundamental data are needed as temperature or density of metalic vapour created to better understand the phenomenon. Hypothesis are mentioned to explain the difference of prearc time between modelisations and experiences that have been made in LAEPT. This study try to verificate them among experiences made on exploding wire and fuses ribbon. Experimental study is completed by a bibliographic review on exploding wires. This review permits to show other lines of investigation to understand the transition between prearcing and arcing stage on fuses ribbon. Finally, all the methods of diagnostic and the results obtained with the most representative tests are given at the end of the thesis.

Le problème de la détection et de ladescription des nouveaux états quantiquesmacroscopiques, caractérisées par des propriétésexotiques et non-conventionnelles, estd’importance fondamentale dans la physiquemoderne. Ces états offrent des perspectivesfascinantes dans le domaine de traitementd’information, de simulations quantiques et derecherche des nouveaux types des matériaux.Dans ce travail de thèse nous développons unethéorie qui permet de décrire des phases non conventionnellesdans des systèmes des gazultra-froids dipolaires. Ces systèmes sontactivement étudiés expérimentalement enutilisant des atomes à grand-spins, desmolécules polaires et des excitations dipolairesdans des semi-conducteurs. Nous mettonsl'accent sur la révélation du rôle de l’interactiondipôle-dipôle à long porté.Nous considérons l’effet de rotonization dansun système de gaz des bosons dipolaires «tiltés»aux interactions faibles dans une couchehomogène. Nous prédisons l’effet derotonization pour un gaz de Bose faiblementcorrélé des excitons dipolaires dans une couchede semi-conducteur et nous calculons lediagramme de stabilité. Ensuite, nousconsidérons des superfluides d’onde-p desfermions identiques dans des réseaux 2D.Finalement, nous faisons une discussion sur unautre état superfluide intéressant des moléculespolaires fermioniques, qui devrait apparaitredans des systèmes bicouches. / The problem of revealing anddescribing novel macroscopic quantum statescharacter- ized by exotic and non-conventionalproperties is of fundamental importance formodern physics. Such states offer fascinatingprospects for potential applications in quantumin- formation processing, quantum simulation,and material research. In the present Thesis wedevelop a theory for describing nonconventionalphases of ultracold dipolar gases.The related systems of large-spin atoms, polarmolecules, and dipolar excitons in semiconductorsare actively studied in experiments.We put the main emphasis on revealing the roleof the long-range character of the dipole-dipoleinteraction.We consider the effect of rotonization for a 2Dweakly interacting gas of tilted dipolar bosonsin a homogeneous layer. We predict the effectof rotonization for a weakly correlated Bosegas of dipolar excitons in a semiconductorlayer and calculate the stability diagram. Wethen consider p-wave superfluids of identicalfermions in 2D lattices. Finally, we discussanother interesting novel superfluid offermionic polar molecules