L'objectif de cette thèse est l'étude de la déformation de gouttes et de films minces sous l'effet du champ électrique, dans le cadre de l'électromouillage.<br />La première partie de cette thèse concerne l'étude des effets de bord électrostatiques au voisinage de la ligne triple. Nous avons pu mettre en évidence une variation de courbure lors d'expériences d'électromouillage par mesure directe de courbure à partir du profil de l'interface liquide/air, due à un effet de pointe dans le coin de liquide.<br />La déformation macroscopique de gouttes est l'objet de la seconde partie de cette thèse. Nous nous sommes intéressés à une géométrie inédite d'électrodes, formant un condensateur bicouche. Nous avons ainsi créé un susbtrat présentant un contraste de mouillage positif, négatif et nul entre deux zones en fonction du choix du rapport des tensions. Nous avons également étudié le champ électrique qui règne dans ce système, ce qui a permis de mettre en évidence des effets de pointe et une taille caractéristique de la distance de variation de contraste entre les deux zones.<br />Enfin, dans la dernière partie nous nous sommes intéressés au comportement d'un film d'huile soumis à une pression électrostatique. Nous avons réalisé des expériences préliminaires dans un système eau/huile/isolant en vue de mesurer la variation d'épaisseur d'un film d'huile sous champ électrique, par ellipsométrie. Ces expériences ont permis de mettre en évidence l'importance de la détermination de l'état de mouillage réel de l'huile sur le diélectrique au cours des expériences.

Les méthodes de synthèses chimiques et d'auto-assemblage sont aujourd'hui envisagées pour fabriquer des matériaux nanostructurés aux propriétés optiques contrôlées. Nous avons considéré le cas le plus simple de composites combinant un polymère non-structuré et des nanoparticules d'or sphériques, dont nous fabriquons des films d'épaisseur et de fraction volumique en or variables et étudions les propriétés optiques, par ellipsométrie spectroscopique, dans les domaines ultraviolet-visible-proche infrarouge. Pour des films tridimensionnels épais (30-200 nm) de fraction volumique en nanoparticules inférieure à 6%, les variations de l'indice optique avec la longueur d'onde sont bien décrites par une loi de mélange de Maxwell-Garnett modifiée par l'introduction de polarisabilités anisotropes rendant compte du couplage électromagnétique entre particules proches. Des d'échantillons très denses en nanoparticules ont été fabriqués (jusqu'à des fractions volumiques de 30%), et montrent, dans une bande spectrale finie, des permittivités électriques proches de zéro ou négatives. Pour des échantillons très minces (épaisseur de l'ordre de la taille des nanoparticules), nous montrons que l'indice optique complexe n'est plus un descripteur intrinsèque du système et que l'analyse ellipsométrique ne permet pas de déterminer l'épaisseur de manière non-ambigüe. On a accès en revanche à la section efficace d'extinction des particules : lorsque les particules sont déposées très près du substrat de silicium, les valeurs expérimentales sont exaltées par rapport aux valeurs théoriques, même en tenant compte d'effets de dipôles image dans le substrat. Les conclusions de ce travail ont permis d'éclaircir le lien entre les propriétés optiques mesurées et la nanostructure de films composites, et laissent entrevoir la possibilité d'élaborer par voie chimique des matériaux nanocomposites aux propriétés optiques inédites.

La miniaturisation progressive de la taille des composantes est rendue possible grâce aux progrès technologique des étapes de fabrication (lithographie, gravure, etc.). Ce progrès technologique crée un besoin de technique de caractérisation fiable rapide et si possible à moindre coût. La technique de caractérisation optique basée sur l'analyse de la lumière diffractée par un objet périodique, la scatterométrie, se positionne comme étant une technique très prometteuse pour le suivi in situ et en temps réel des étapes de fabrication dans l'industrie de la microélectronique. Au cours de cette thèse, nous avons validé l'utilisation de la scatterométrie en temps réel pour le suivi d'une étape de fabrication, il s'agit du procédé de réduction de cote résine. La technique a d'abord été validée avec succès sur des résines 248nm dans différentes conditions expérimentales. Puis sur des résines 193nm. Le cas de ces résines est plus intéressant d'un point de vue industriel, mais il est plus délicat à mettre en oeuvre puisque les indices des matériaux mis en jeu change sous l'effet du plasma. Ces indices doivent donc être considérés comme des paramètres variables dans le modèle utilisé pour la résolution du problème inverse. Les travaux de cette thèse ont également permet l'extension de la technique à des applications originales telles que la porosimétrie. Cette technique appelée scatterométrie porosimétrique permet à la fois de déterminer la porosité, la perméation de la surface et l'épaisseur de la couche hydrophile sur les flancs.

Ce travail est consacré à l'étude de la déposition de couches minces optiques et au contrôle de ce processus. Initialement, la tâche était de développer une technique de commande robuste pour ellipsométriques gradient d'indice de réfraction des couches. Au cours des travaux, il a évolué vers le domaine plus vaste de l'ECR PECVD de recherche et de contrôle optique multicouche ellipsométrie filtre. Malgré le fait que HDP-PECVD est utilisé couramment dans la fabrication microélectronique, de nombreuses questions sur cette technique sont encore sans réponse. Nous avons étudié les aspects de cette technique dans le but d'acquérir de nouvelles connaissances sur les processus physiques impliqués. Dans cette thèse, les parties suivantes de l'œuvre seront discutées, en vue de présenter une vision cohérente de l'objet: 1. Couches minces optiques, les plasmas et de la technologie de dépôt plasma. 2. ECR-PECVD caractéristiques et le développement. 3. Le système de dépôt MDECR Vénus et la caractérisation des plasmas de dépôt. 4. Déposition de filtres optiques à base de silicium oxynitrure alliages, et plusieurs techniques de caractérisation comme ellipsométrie spectroscopique. 5. ellipsométrie cinétique et le contrôle ellipsométrique de couches minces optiques. 6. Conclusion et recommandations pour les travaux futurs. Ces points représentent la structure de ce document. Ils seront détaillés dans les sections suivantes et développé dans les chapitres suivants.

Il s'agit de dépôt de silice utilisant le silane et l'oxygène dans un système plasma haute densité. L'influence des paramètres du procédé et du système d'injection du silane sur les propriétés des matériaux sont étudiés par ellipsométrie spectroscopique, spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, spectroscopie de transmission et microscopie à force atomique. On étudie la phase gazeuse par spectroscopie d'émission optique et spectrométrie de masse quadripolaire avec pompage différentiel. La création de l'eau dans le système et son incorporation dans les couches pendant le dépôt sont étudiées utilisant l'injection du silane par jet capillaire. L'absorption du Si-OH dans les couches est mesurée en différentes positions sur le substrat. Les simulations de flux de gaz par la technique simulation directe Monte-Carlo sont utilisées pour étudier le flux des espèces sur le porte substrat. On a trouvé que le flux de l'eau est uniforme tandis que le flux de silane varie sur le porte substrat, ce qui explique la faible quantité de silanol dans la couche dans les régions déposées à grande vitesse. Une comparaison entre les résultats expérimentaux et les simulations montre que les systèmes plasma haute densité peuvent seulement être considérés comme bien mélangés quand il n'y a pas une élimination rapide des espèces en phase gazeuse.

Les puces à ADN, dont la détection est réalisée par fluorescence, ont démontré leur efficacité pour l'identification du génome depuis plusieurs années. Cependant, si on s'intéresse à l'analyse fine des interactions mises en jeu, c'est à dire visualiser en temps réel la cinétique de l'interaction, le marquage est susceptible de changer la distribution de charges et par la même de modifier l'affinité des sites de reconnaissance. Parmi les approches s'affranchissant du marquage fluorescent, notre choix s'est porté sur une détection optique, par ellipsométrie spectroscopique et / ou par la lecture de la résonance des plasmons de surface (RPS), des interactions, présentant le compromis le plus intéressant entre sensibilité et capacité de miniaturisation. <br /><br />Ces techniques optiques reposant sur la mesure couplée de l'épaisseur et des indices optiques de la couche adsorbée. Dans une première étape, la détermination statistique par Microscopie à Force Atomique de microstructures lithographiées et fonctionnées par des monocouches biomimétiques a permis d'estimer les variations d'épaisseurs nanométriques induites par l'adsorption des molécules étudiées. Si l'ellipsométrie spectroscopique présente une très grande sensibilité ex situ à l'indice optique, l'étude angulaire de réflectivité RPS s'avère être la technique optique la plus sensible en milieu liquide. Nous avons montré, par ailleurs que la lecture spectroscopique du déphasage de la réflectivité RPS est 100 x plus sensible que l'étude angulaire et permet de déterminer séparément les épaisseurs, le modèle d'indices optiques (gradient, fraction volumique) de la couche biologique.<br /><br /> Le passage d'une analyse monocapteur à une lecture multicapteurs a été étudié par deux modes de microscopies RPS : <br />- l'imagerie en champ lointain par CCD permet outre la rapidité d'acquisition, d'intégrer 1 000 capteurs / cm2 <br />- la microscopie spectroscopique ellipsométrique à balayage, compte de tenu de la convolution du faisceau incident avec la surface microstructurée est limitée à 256 capteurs / cm2 mais présente l'avantage d'acquérir localement un spectre qui servira à une analyse paramétrique (indices optiques, fraction volumique, épaisseur).

Cette thèse porte sur les propriétés thermooptiques de matériaux en émission et réflexion depuis les températures cryogéniques jusqu'aux très hautes températures. Afin de dégager des lois générales sur l’émission de rayonnement d’un solide, il faut connaitre les paramètres fondamentaux : indice complexe, fréquence de relaxation, fréquence plasma sur le domaine le plus large possible à la fois en température mais aussi en longueur d’onde. Dans ce but une partie importante du travail de thèse a consisté à développer des moyens de mesure qui permettent d’effectuer des spectres d’émission ou de réflexion de l’ultraviolet à l’infrarouge lointain et pour les températures de 40K à 3000K.Une fois cet objectif atteint, un des premiers résultats fondamentaux a été d’étudier le zirconium à haute température. La multiplicité des montages nécessaires pour couvrir le domaine de mesure a permis ensuite des applications industrielles très variées, depuis la détermination du facteur d’absorption solaire du Kapton à 77K pour un satellite jusqu'à la cartographie en émissivité et température d’un bain de soudage d’acier. A température proche de l’ambiante la détermination de l’efficacité d’un isolant à bulles métallisé a conduit à mesurer et introduire dans les calculs les propriétés des matériaux dans l’infrarouge lointain. / This study deals with the thermo-optical properties of materials by emission and reflection from cryogenic temperatures up to very high temperatures.To identify the general laws of radiative emission of a solid, some basic parameters should be known: complex index, relaxation frequency, plasma frequency in a wide range of both temperatures and wavelengths. For this purpose, an important part of this work was to develop means to measure emission or reflection spectra from the ultraviolet to the far infrared and for temperatures from 40K to 3000K.When this is achieved, one of the earliest fundamental results was the study of zirconium at high temperature. Various experimentation was then used for a wide variety of industrial applications: from the determination of solar absorptance of Kapton at 77K for a satellite to the cartographies of emissivity and temperature for a bath of welding steel. In order to determine the insulation effectiveness of a bubble plating film near ambient temperature, measurement and introduction of material properties in the far infrared in the calculations have been conducted.

La clausine est une bactériocine sécrétée par la souche probiotique Bacillus clausii. Elle est active contre des bactéries multi-résistantes aux antibiotiques, comme le MRSA (Staphylococcus aureus résistant à la méticilline) et le VRE (Enterococcus résistant à la Vancomycine). Nous avons produit, purifié, caractérisé la structure de la clausine et effectué des expériences d'interaction par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) du liquide. La clausine s'est révélée être un nouveau peptide maturé de la famille des lantibiotiques. Il est composé de trois ponts thioéthers ou lanthionines, d'un pont aminovinyle et de trois résidus deshydratés. La clausine possède une structure tri-dimensionnelle bi-modulaire, similaire à la fois à la nisine et à la mersacidine. Comme ces dernières, elle s'est révélée se lier aux lipides bactoprénols, tels que le lipide II (LII) et l'UndécaprénylPyroPhosphate (UPP), empêchant ainsi la formation de la paroi bactérienne. Nous nous sommes ensuite focalisés sur le mode d'action de la clausine sur des modèles de membranes bactériennes. Dans ce but, nous nous sommes basés sur la composition phospholipidique de trois bactéries affectées par la clausine : Staphylococcus aureus, Micrococcus Luteus et Bacillus Megaterium. Nous avons utilisé la RMN du solide du 2H et du 31P pour caractériser l'effet de la clausine sur la dynamique membranaire, ainsi que l'éllipsométrie et l'épifuorescence avec le LII-dansylé pour visualiser son effet sur des monocouches lipidiques. La clausine seule a entraîné une désorganisation membranaire à fort ratio peptide/lipide et formé des domaines. Nous avons souligné l'importance de la tête polaire des bactoprénols sur la dynamique lipidique. Nous avons finalement observé un effet synergique de la clausine avec les bactoprénols, suggèrant la formation de domaines « raft-like » organisés en réseau avec l'UPP ou en fibre avec lelipide II. Nos résultats in vitro permettent d'expliquer les divisions cellulaires aberrantes observées in vivo par un mécanisme de séquestration des bactoprénols par les peptides lantibiotiques. / Clausin is a bacteriocin secreted by the probiotic strain Bacillus clausii. It is active against multi-resistant bacteria to antibiotics, such as MRSA (Methicillin-Resistant Staphylococcus Aureus) and VRE (Vancomycin-Resistant Enterococcus).We have produced, purified, characterized the structure of Clausin and performed binding studies with Liquid-state Nuclear Magnetic Resonance (NMR). Clausin has been shown to be a new mature peptide from the lantibiotic family. It consists of three thioether rings called lanthionines, an aminovinyl ring and three dehydrated residues. Clausin displays a bi-modular three-dimensional structure similar to nisin as well as to mersacidin. It binds as well to bactoprenol lipids, such asLipid II (LII) and UndecaprenylPyroPhosphate (UPP), blocking then bacterial cell wall formation.We have then focused our attention to the action mode of Clausin on bacterial membrane models. For this purpose, we have used the phospholipid composition of three bacteria affected by Clausin: Staphylococcus aureus, Micrococcus Luteus and Bacillus Megaterium. We have used 2H and 31P Solid-state NMR for characterizing the Clausin effect on lipid dynamics, as well as ellipsometry and epifluorescence with dansylated-LII for visualizing its effect on lipid monolayer. Clausin alone has led to membrane desorganization at a high peptide/lipid ratio and formed domains. We have further underlined the importance of the polar head-group of bactoprenols on lipid dynamics. We have finally observed a synergic effect of Clausin with bactoprenols on lipid dynamics suggesting the formation of « raft-like » domains organized in network with UPP or evenfiber with LII. Our in vitro results allow us to explain the aberrant bacterial cell division observed in vivo through a mechanism of bactoprenol sequestration by lantibiotic peptides.

Les films minces d'hydrogels que nous étudions sont des réseaux chimiques de polymères greffés par liaison covalente sur des substrats solides. Ces revêtements versatiles permettent le contrôle des propriétés interfaciales tel que les propriétés stimulables, le mouillage ou les propriétés mécaniques. Ici, nous nous intéressons aux films minces d'hydrogels stimulables (par la température, la lumière ou le champ électrique).La synthèse des films de gels greffés suit une stratégie simple basée sur la chimie click thiol-ène. Les films sont fabriqués en déposant les polymères stimulables fonctionnalisés par des groupes diène en présence de réticulants dithiols sur des surfaces modifiées thiol. Cette stratégie permet d'obtenir des films d'hydrogels sur une large gamme d'épaisseur avec les propriétés stimulables visées. Nous nous intéressons à la structure des films d'hydrogels greffés de poly(N-isopropylacrylamide) aux propriétés thermo-stimulables. Nous étudions l'effet du confinement et des contraintes dues au greffage sur la surface sur la transition de phase gonflement/dégonflement des gels avec deux approches : le gonflement unilatéral (perpendiculaire à la surface) par ellipsométrie et réflectivité de neutrons, et la topographie (dans le plan) de la surface libre du gel par AFM. Nous développons également de nouveaux films d'hydrogels avec des réseaux d'architectures ciblées. En s'inspirant de l'architecture des gels macroscopiques, nous élaborons diverses architectures : films de gels multicouches, films de réseaux interpénétrés et films de gels hybrides. / Thin films of hydrogels we study are chemical polymer networks covalently grafted on solid substrates. These versatile coatings allow the control of various interfacial properties such as responsive properties, wetting or mechanical properties. Here, thin films of stimuli-responsive hydrogels (with temperature, light or electric field) are the point of interest. The surface-attached gel films are synthesized by following a straightforward strategy based on thiol-ene click chemistry. The formation of the films is achieved by adding bifunctional thiol molecules as cross-linkers to the ene-reactive polymers on thiol-modified surfaces. This strategy allows us to obtain hydrogel films with a wide range of thickness and with the desired properties. We study the structure of surface-attached poly(N-isopropylacrylamide) gel films which show thermo-responsive properties. We determine the effect of confinement and constraints due to the surface-attachment on the swelling/collapse phase transition of hydrogels with two approaches: the one-dimension swelling normal to the surface using ellipsometry and neutron reflectivity and the in-plane observation of the free surface of the gel using AFM. New and complex hydrogel films are also developed by targeting the architecture of the polymer networks. Inspired from macroscopic hydrogels architecture, we design various architectures: multilayer gel films, interpenetrating networks (IPN) gel films and hybrid gel films.

Les spin-lasers sont des dispositifs semi-conducteurs dans lesquels les processus de recombinaison radiative impliquant des porteurs polarisés en spin résultent en une émission de photons polarisés circulairement. Néanmoins, des anisotropies linéaires supplémentaires dans la cavité conduisent généralement à une émission laser préférentiellement polarisée linéairement et à un éventuel couplage entre modes. Dans cette thèse, une méthode générale pour la modélisation de lasers à semi-conducteurs tels que laser à surface verticale (externe) à cavité et contenant des puits quantiques multiples et impliquant des anisotropies pouvant révéler (i) une biréfringence linéaire locale due au champ de déformation à la surface ou (ii) une biréfringence dans les puits quantiques due au couplage d'amplitude de phase provenant de la réduction du D2d biaxial au groupe de symétrie C2v aux interfaces semiconductrices ternaires III-V. Une nouvelle méthode récursive à matrice S de diffusion est mise en œuvre en utilisant un tenseur de gain dérivé analytiquement des équations de Maxwell-Bloch. Il permet de modéliser les propriétés de l'émission (seuil, polarisation, dédoublement de mode) du laser avec plusieurs zones actives à puits quantiques en recherchant les modes propres résonnants de la cavité. La méthode est démontrée sur des structures laser réelles et est utilisée pour l'extraction de tenseurs de permittivité optique de déformation de surface et de puits quantiques en accord avec des expériences. La méthode est généralisée pour trouver les modes propres au laser dans le cas le plus général des pompes polarisées circulaires (déséquilibre entre les canaux de spin-up et de spin-down) et le dichroïsme à gain linéaire. De plus, la mesure de la matrice de Mueller 4x4 complète pour des angles d'incidence multiples et des angles azimutaux dans le plan a été utilisée pour l'extraction de tenseurs de permittivité optique de couches contraintes superficielles et de puits quantiques. Une telle dépendance spectrale des éléments tensoriels optiques est cruciale pour la modélisation des modes propres du laser de spin, les conditions de résonance, et aussi pour la compréhension des sources d'anisotropies de structure. / Spin-lasers are semiconductor devices in which the radiative recombination processes involving spin-polarized carriers result in an emission of circularly polarized photons. Nevertheless, additional linear in-plane anisotropies in the cavity generally lead in preferential linearly-polarized laser emission and to possible coupling between modes. In this thesis, a general method for the modeling of semiconductor laser such as vertical-(external)-cavity surface-emitting laser containing multiple quantum wells and involving anisotropies that may reveal i) a local linear birefringence due to the strain field at the surface or ii) a birefringence in quantum wells (QWs) due to phase amplitude coupling originating from the reduction of the biaxial D2d to the C2v symmetry group at the III-V ternary semiconductor interfaces. A novel scattering S-matrix recursive method is implemented using a gain tensor derived analytically from the Maxwell-Bloch equations. It enables to model the properties of the emission (threshold, polarization, mode splitting) from the laser with multiple quantum well active zones by searching for the resonant eigenmodes of the cavity. The method is demonstrated on real laser structures and is used for the extraction of optical permittivity tensors of surface strain and quantum wells in agreement with experiments. The method is generalized to find the laser eigenmodes in the most general case of circular polarized pumps (unbalance between the spin-up and spin-down channels) and linear gain dichroism. In addition, the measurement of full 4x4 Mueller matrix for multiple angles of incidence and in-plane azimuthal angles has been used for extraction of optical permittivity tensors of surface strained layers and quantum wells. Such spectral dependence of optical tensor elements are crucial for modeling of spin-laser eigenmodes, resonance conditions, and also for understanding of sources of structure anisotropies.