Cette thèse s'attache à l'étude du milieu interstellaire (MIS) des galaxies proches afin de mieux comprendre les processus physiques de ses composantes de gaz et de poussière. Nous nous sommes principalement concentrés sur les galaxies de faible métallicité pour étudier l'influence de l'enrichissement en métaux sur les propriétés du MIS. Les études précédentes ont montré que les densités spectrales d'énergie (SED) des galaxies à faible métallicité présentaient des différences notables avec celles des galaxies plus massives. Le rapport en masse poussière sur gaz (D/G) semble d'ailleurs dépendre de la métallicité. L'observation de ces galaxies conduit souvent à la détection d'un excès submm qui n'est pas pris en compte dans la modélisation actuelle des SEDs. Des études complémentaires sont donc nécessaires pour comprendre les phénomènes physiques liés aux différentes populations de grains de poussière responsables de l'émission IR/submm et d'en sonder les composantes froides. Nous avons adopté une approche multi-longueur d'onde pour modéliser les SEDs de 4 galaxies à faible métallicité observées avec LABOCA (870 μm). La fraction de poussière froide de ces galaxies semble être importante au regard de leur masse totale. Certains D/Gs ne correspondent pas aux prédictions des modèles d'évolution chimique et suggérent la présence de réservoirs de gaz moléculaire non détecté par les observations actuelles en HI et CO. Nous avons élargi cet échantillon à un intervalle plus varié de métallicité et montré que les contraintes submm affectent significativement la masse de poussière totale. La modélisation des galaxies riches en poussière dont les SEDs piquent généralement à grande longueur d'onde nécessite des contraintes submm pour échantillonner à la fois le pic et la pente submm de leur SED. Les galaxies à faible métallicité, quant à elles, peuvent présenter un excès en submm. Cet excès a des conséquences importantes sur la quantification de la masse de poussière et sur la caractérisation de cette poussière froide. Il nous fallait maintenant faire l'inventaire complet de cette population froide de grains et résoudre les principaux acteurs de l'émission IR et submm dans les régions massives de formation d'étoiles et dans les nuages moléculaires. Nous avons obtenu des observations LABOCA du complexe N158/N159/N160, une région intense de formation d'étoiles dans le Grand Nuage de Magellan, située au sud de 30 Doradus. La proximité du nuage de Magellan nous permet de résoudre des structures de quelques parsecs à 870 μm avec LABOCA. Cela permet d'effectuer une étude spatiale de l'évolution des SEDs à travers le complexe afin d'étudier la distribution de température des grains. Je compare également la distribution IR et submm avec les observations déjà disponibles en HI, CO et Hα afin notamment de réaliser une étude spatiale du D/G. Je présente enfin les premières images Herschel des galaxies NGC 6822 et NGC 1705 observées lors de la phase SD du télescope lancé en mai 2009. Pour NGC 6822, nous avons modélisé les SEDs de régions HII ainsi que de régions moins actives. Les SEDs des régions HII présentent des intervalles de températures plus chauds. Nous obtenons des masses de poussières importantes lorsque les graphites sont utilisés pour décrire la poussière carbonnée. L'utilisation de grains de carbone amorphe diminue ces masses de poussière. Cela semble indiquer que les modèles de SED incluant des données Herschel nécessitent l'utilisation des propriétés différentes des poussière.

Les progrès des technologies de la micro-électronique ont permis d'embarquer des circuits numériques dans des objets multiples et divers (téléphones, GPS, automobiles, etc.) dont ils ont enrichi les fonctionnalités et amélioré les performances à moindre coût. Conjointement, l'essor rapide et constant de ces applications a amené des contraintes de conception sans précédent (contraintes de coût, de performance, de consommation, etc.). Dans ce contexte, l'émergence des architectures reconfigurables à grain épais a ouvert la voie à de nouveaux compromis entre performances et flexibilité. À ce jour, la mise en oeuvre des mécanismes de reconfiguration matérielle a principalement concerné les aspects calculatoires de ces architectures. Or, les applications embarquées (multimédia) manipulent des volumes de données croissants, engendrant une sollicitation intensive des ressources de mémorisation. En outre, l'hétérogénéité et l'évolutivité des traitements induits ne permet plus d'envisager l'élaboration de solutions de stockage dédiées dans un objectif de performance et de maîtrise de la consommation. Aussi, dans le cadre de cette thèse, nous avons développé le modèle RTL, valide et fonctionnel, d'une architecture reconfigurable que nous avons nommé MOREA (acronyme de Memory-Oriented Reconfigurable Embedded Architecture) et dont la structure mémoire est flexible. Celle-ci est organisée en un pavage de tuiles de traitement et de stockage qui supportent les processus d'une application. Au sein d'une tuile, les tâches du processus sont exécutées par quatre clusters qui intègrent des ressources mémoire et de calcul. Ces clusters communiquent entre eux et avec une mémoire de tuile, contenant les données partagées par les tâches du processus, grâce à une interconnexion flexible de type crossbar. Dès lors, cette structure permet de minimiser les mouvements de données au sein de MOREA et notamment le nombre d'accès mémoire et donc d'en atténuer l'impact sur la puissance de calcul et la dissipation énergétique du système. De plus, les gains obtenus sont maximisés grâce à une unité de génération d'adresses programmable dont l'architecture a été définie en fonction des caractéristiques des applications de traitement du signal et de l'image. Celle-ci intègre notamment un accélérateur matériel pour la génération de séquences d'adresses régulières. Cette architecture permet dès lors, comparativement à une solution programmable classique, d'améliorer significativement les performances de l'unité de génération d'adresses, d'un facteur 6 en terme de Millions d'Adresses générées Par Seconde (MAPS), tout en réduisant drastiquement sa consommation d'énergie de 96%.

Le développement des techniques de refroidissement et de piégeage d'atomes ainsi que la possibilité de charger des réseaux optiques ou des potentiels désordonnés avec des condensats de Bose ou des gaz de Fermi dégénérés a ouvert tout un champ de recherche autour de la localisation forte des ondes de matière. Dans ce travail théorique nous étudions le transport cohérent d'ondes de matière évoluant dans des potentiels lumineux désordonnés (champ de tavelures ou speckle). L'influence d'un désordre corrélé est d'abord étudié numériquement dans le cadre du modèle d'Anderson. Par la suite, un calcul diagrammatique auto-consistant permet de déterminer analytiquement les paramètres fondamentaux du transport dans le régime de faible désordre: libre parcours moyen, libre parcours moyen de transport, constante de diffusion, longueur de localisation. Une quantité cruciale pour ces calculs analytiques est la fonction de corrélation spatiale des fluctuations du potentiel désordonné. Elle détermine le degré d'anisotropie d'un événement de collision. Nous considérons en particulier la transition du régime de localisation faible à celui de localisation forte. Dans ce cas la constante de diffusion des ondes de matière diminue et tend vers zéro au seuil de la localisation forte. Nous avons calculé la renormalisation de la constante de diffusion due à l'interférence des ondes de matière en tenant compte explicitement de la corrélation des fluctuations du potentiel désordonné.

On considère généralement les biofilms comme des indicateurs biologiques d'alerte, les organismes les composant ayant des temps de génération relativement courts et présentant une grande diversité de preferenda environnementaux et de sensibilité aux altérations anthropiques. Dans ces travaux, les effets de pesticides sur les biofilms de rivière ont été étudiés à différentes échelles de représentativité, allant de mélanges complexes à faible dose en utilisant des extraits d'échantillonneur passif POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) à des molécules testées seules, en passant par des mélanges simples.L'exposition chronique et à faible dose aux extraits de POCIS a révélé des impacts au niveau de la croissance, de la structure (assemblages de diatomées) et du fonctionnement du biofilm en lien avec son exposition passée. De plus les expériences utilisant des molécules testées seules (pesticides et métabolites) et les mélanges simples ont permis de caractériser la toxicité relative des composés présents dans les extraits de POCIS en lien avec leur mode d'action et d'explorer la réponse de descripteurs encore peu utilisés en écotoxicologie comme la construction de Rapid Light Curves (RLCs).Ce travail confirme la pertinence de l'utilisation des extraits d'échantillonneurs passifs comme le POCIS pour mieux appréhender les effets des pesticides en mélanges sur le biofilm de rivière ainsi que l'intérêt des RLCs en tant que descripteur précoces d'exposition aux pesticides.

FRANCAIS: L'observation d'une intense luminescence dans les super-réseaux de Si/SiO2 a ouvert de nouvelles avenues en recherche théorique des matériaux à base de silicium, pour des applications éventuelles en optoélectronique. Le silicium dans sa phase cristalline possède un gap indirect, le rendant ainsi moins intéressant vis-à-vis d'autres matériaux luminescents. Concevoir des matériaux luminescents à base de silicium ouvrira donc la voie sur de multiples applications. Ce travail fait état de trois contributions au domaine. Premièrement, différents modèles de super-réseaux de Si/SiO2 ont été conçus et étudiés à l'aide de calculs ab initio afin d'en évaluer les propriétés structurales, électroniques et optiques. Les deux premiers modèles dérivés des structures cristallines du silicium et du dioxyde de silicium ont permis de démontrer l'importance du rôle de l'interface Si/SiO2 sur les propriétés optiques. De nouveaux modèles structurellement relaxés ont alors été construits afin de mieux caractériser les interfaces et ainsi mieux évaluer la portée du confinement sur les propriétés optiques. Deuxièmement, un gap direct dans les modèles structurellement relaxés a été obtenu. Le calcul de l'absorption (par l'application de la règle d'or de Fermi) a permis de confirmer que les propriétés d'absorption (et d'émission) du silicium cristallin sont améliorées lorsque celui-ci est confiné par le SiO2. Un décalage vers le bleu avec accroissement du confinement a aussi été observé. Une étude détaillée du rôle des atomes sous-oxydés aux interfaces a de plus été menée. Ces atomes ont le double effet d'accroître légèrement le gap d'énergie et d'aplanir la structure électronique près du niveau de Fermi. Troisièmement, une application directe de la théorique des transitions de Slater, une approche issue de la théorie de la fonctionnelle de la densité pour des ensembles, a été déterminée pour le silicium cristallin puis comparée aux mesures d'absorption par rayons X. Une très bonne correspondance entre cette théorie et l'expérience est observée. Ces calculs ont été appliqués aux super-réseaux afin d'estimer et caractériser leurs propriétés électroniques dans la zone de confinement, dans les bandes de conduction. / ENGLISH: The observation of intense luminescence in Si/SiO2 superlattices has opened up new vistas in theoretical research, with a view to fabricate Si-based devices suitable for optoelectronic applications. Crystalline silicon has an indirect energy gap that makes this material less competitive compared to other luminescent materials. The fabrication of silicon-based luminescent materials would thus provide multiple applications in the future. Three achievements are presented in this work. (a) Several Si/SiO2 superlattice models have been constructed and studied within a first-principles framework in order to evaluate their structural, electronic and optical properties. The first two models are derived from crystalline phases of silicon and silicon dioxide. From these models, the interfaces are shown to play a significant role on their optical properties. New structurally-relaxed models have thus been constructed in order to satisfy more closely the interface topology and evaluate accurately the confinement effects on their optical properties. (b) Direct bandgaps are obtained in the structurally-relaxed models. Their absorption coefficient has been calculated (by applying the Fermi Golden rule) and compared to that of bulk Si, giving a clear demonstration of the enhanced absorption (and emission) properties of Si confined systems, compared to bulk Si. A blueshift with increased confinement has been confirmed. Furthermore, the precise role of suboxide Si atoms at the interfaces has been investigated. These suboxides are shown to have two main effects: (i) increase slightly the energy gap; (ii) reduce the dispersion in the band structure near the Fermi level. (c) A direct application of the Slater transition state theory applied to crystalline silicon has been performed and compared to X-Ray near-edge absorption spectroscopy measurements. The Slater transition state theory constitutes a subset of the density functional theory for ensembles. Very good agreement between this theory and the experiment is obtained. This type of calculations has been applied to the Si/SiO2 superlattices in order to estimate and characterize the electronic properties of the confined region in the conduction bands.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La dernière décennie à vu l’explosion des technologies de communication sans fils. Les normes se sont multipliées de sorte que les fonctionnalités GSM, GPS, WIFI, Bluetooth et autres cohabitent parfois au sein du même terminal. Les réseaux de capteurs (Wireless area network WSN) incluant les réseaux de capteur WPAN (Wireless Personnel Area Network) seront amenés à jouer un rôle important dans l’environnement de demain au même titre que les normes sans fils grand public que nous venons de mentionner. Le déploiement de ces capteurs à grande échelle a été rendu possible par la réduction du coût de leur fabrication via la miniaturisation des procédés de fabrication propres à la technologie CMOS. Cependant, la consommation énergétique de ces circuits doit être très réduite permettant ainsi de fonctionner dans le cas où ces mêmes capteurs sont associés à une batterie compacte embarquée de durée de vie réduite. A défaut il serait nécessaire de pouvoir se contenter de l’énergie récupérable - en quantité limité - disponible dans l'environnement direct de ces capteurs. Cette contrainte de consommation électrique réduite ainsi que la nécessité de profiter au maximum de la miniaturisation du procédé CMOS amène à considérer la conception de circuits radio sous l'angle du faible encombrement surfacique et de la consommation statique la plus faible possible. Ces contraintes sont parfois contradictoires avec les architectures classiques connues de ces circuits radio constituants les capteurs déployés.es travaux présentés dans le cadre de cette thèse s’attachent à proposer des solutions afin de répondre à ces critères de consommation et de coût. Nous nous sommes intéressés au cas des amplificateurs faible bruit (Low Noise Amplifier – LNA) et à la possibilité de réaliser ce composant critique pour le lien RF sans utiliser d’inductance intégrées tout en limitant au maximum la consommation électrique. Plusieurs solutions innovantes ont été étudiées afin de répondre à cet objectif. Ces travaux nous ont conduit à la réalisation de plusieurs prototypes de circuits en technologie CMOS 65nm et 130nm qui permettent de comprendre les limites et les avantages d’une telle approche. La première partie présentera une première approche consistant à émuler une inductance à l’aide de composants actifs et ainsi à résoudre le problème de l’encombrement propre au inductance passives. Nous verrons en quoi cette approche peut présenter des limites pratiques pour une application radio. La seconde partie présentera la réalisation d’un LNA très basse consommation et large bande qui n’utilise pas d’inductance et présentant des performances améliorées vis à vis des topologies connues de LNA à faible consommation. Nous conclurons ensuite par les perspectives ouvertes suite à ces travaux et les autres approches possibles pour répondre aux contraintes de la basse consommation et du faible coût. / During the past decade the intense development of wireless technologies standard such as WIFI, GSM or Bluetooth reshaped the connectivity environment of any technology customers Among those standards, Wireless Sensor Networks (WSN) and Wireless Personal Area Network (WPAN) are expected to play a key role in our future environments. The large scale spreading of such sensors has been enabled through the strong cost optimization of modern CMOS technologies. The autonomy improvement of such sensor is however a primary concern to allow any kind of remote operation within the limitation of battery life. Even though the emerging energy harvesting domain offer energy friendly environments for such sensor, the electrical autonomy remain as a tight challenge to address. Those requirements of autonomy along with the context of CMOS technology development pushes sometimes fundamental contradictions between circuit's miniaturization and decreased power consumption. In this work, we propose solutions to address simultaneously those autonomy-miniaturization requirements. The study presented here is focused on Low Noise Amplifiers (LNA) and more precisely on the specific case of inductorless design of LNA. Several innovative solutions has been proposed and realized in 65nm & 130nm CMOS technologies in order to highlight the pros and the cons of such design approach. First part of this work is focused on the design of an active inductance to address the area occupation of narrow band system using inductors. We'll explain why such approach rises fundamental limits for radio application. Second part details the design of an ultra low power broadband LNA without inductors. The proposed circuits enable significant improvement in performance tradeoffs for such low power consumption in comparison with known design techniques. We will conclude with general perspectives and other possible design approaches.

Les émissions de gaz toxiques provenant de sources mobiles, tels que les oxydes d’azote (NOx) sont aujourd’hui soumises à réglementation celles-ci devenant de plus en plus strictes notamment dans le cadre de la norme Euro 6 qui sera en vigueur à l’échelle européenne à partir de 2014. Dans le cas de véhicules Diesel, de nombreux verrous scientifiques subsistent notamment pour éliminer simultanément les suies et les NOx en milieu globalement oxydant. Ce travail est consacré à la conversion sélective des NOx en N2 dans des compositions de mélanges gazeux représentatives des effluents gazeux en sortie de moteurs Diesel. Parmi les technologies envisagées, la réduction sélective des NOx en N2 par les hydrocarbures se singularise par sa simplicité à mettre en œuvre. De nouvelles familles de catalyseurs à base d’or dispersé sur l’alumine ont été mises en œuvre en remplacement du platine et palladium. L’étude de leur stabilité en milieu réactionnel à 500°C a permis de sélectionner différente méthodes de préparation par dépôt-précipitation (DP) et par échange ionique (AE). Typiquement, cette dernière méthode de préparation conduit à un domaine de conversion beaucoup plus étendu notamment après vieillissement à 500°C. Par ailleurs, la réduction des NOx est sensible aux tailles des particules les plus grosses semblant plus actives que les plus petites thermodynamiquement plus instables. Dans le contexte du post-traitement, où une recristallisation est souvent observée à haute température, ce dernier paramètre confère aux catalyseurs Au/Al2O3 un certain attrait pour un développement ultérieur. La seconde partie est consacré à la modification des catalyseurs Au/Al2O3 par ajout d’argent. Les méthodes co-précipitation et greffage montrent que les particules bimétalliques obtenues après activation thermique sous hydrogène sont peu actives. L’or et l’argent métalliques en interaction voient leurs propriétés électroniques perturbées ce qui a pour conséquence d’orienter la sélectivité en faveur des réactions d’oxydation des réducteurs par l’oxygène présent en grand excès. En revanche, l’imprégnation successive permet d’obtenir un gain substantiel en conversion des NOx lorsque Au et Ag préservent leur propriétés intrinsèques. Différents paramètres opératoires ont été examinés montrant l’intérêt de déposer Ag avant Au de façon à maintenir en surface un rapport atomique Au/Ag optimal. / Nowadays, emissions of atmospheric pollutants from mobile sources such as nitric oxides (NOx) are submitted to more stringent regulations especially within the next Euro 6 which will be implemented in Europe at the beginning of 2014. Up to now commercialized technologies available for the abatement of NOx from lean burn engine (running with a large excess of oxygen) are not capable to remove simultaneously NOx and particulates in lean atmosphere. This study is essentially focused on the NOx conversion to nitrogen via the Selective Catalytic Reduction by using hydrocarbons (HC-SCR) in representative Diesel exhaust gas conditions. This technology is more feasible than the Lean-NOx trap and Urea-SCR systems. Supported gold catalysts on alumina have been developped for the replacement of Pt and Pd less selective. Particular attention was paid to the thermal stability under reaction conditions at 500°C. Among the different synthesis protocols investigated (Deposition-precipitation, Anionic exchange), it was found that the anionic exchange method leads to the best compromise with a larger operating window after ageing. In addition, the reduction of NOx to nitrogen seems structure sensitive, the largest particles being more active than the smallest ones usually thermodynamically instable at high temperature. In this context, such behavior should be profitably used for further practical developments since post-combustion catalysts essentially run at rather high temperature. The second part of this study was dedicated to the modification of Au/Al2O3 catalysts after silver incorporation. Different strategies implemented for Ag incorporation have been examined. Coprecipitation and grafting lead to the formation of bimetallic particles with homogeneous distribution of gold and silver especially via the coprecipitation method. Strong interaction between Au and Ag with further modification of their electronic and adsorptive properties leads to strong deactivation. On the other hand, the segregation of both metals on alumina preserving their intrinsic properties improves the catalytic performances especially after ageing. The influence of different operating condition has been examined showing the best compromise when gold is successively impregnated on Ag/Al2O3.