La2Mo2O9, premier composé de la famille LAMOX, est intéressant pour des applications comme électrolyte dans des piles à combustible car il présente une conductivité ionique élevée. Il a été découvert durant l'investigation du diagramme de phases de La2O3 -MoO3. Cela montre bien le rôle important de l'étude de diagrammes de phase dans la découverte de nouveaux matériaux qui est devenue un objectif majeur de nombreux chimistes du solide. Selon ce concept, les deux diagrammes de phases ternaires La2O3-Nb2O5-WO3 et La2O3-Nb2O5-MoO3 ont été explorés et analysés pour la première fois en utilisant la synthèse par voie solide. Les structures des échantillons obtenus ont été caractérisées par diffraction des rayons X et des neutrons sur poudre et par microscopie électronique en transmission tandis que leurs propriétés électriques ont été testées par spectroscopie d'impédance complexe sur des pastilles frittées.La majorité des zones mono-, bi- et tri-phasées de ces deux diagrammes ont été définies. Plus particulièrement, les structures de deux nouvelles phases La3NbWO10 et La5NbMo2O16 ont été résolues ab-initio. La connaissance des structures des 2 nouveaux composés a permis une meilleure approche du diagramme de phase ternaire. D'une part, la mailleLa3NbWO10 est une sur structure de la maille fluorine(2aF*2aF*2aF) avec un axe c allongé. En considérant la formulation La18Nb6W62O604 (Z = 6), on constate aisément que la structure présente 2 types de défauts:des lacunes anioniques et cationiques sur les sites des atomes d'oxygène et de lanthane. D'autre part, la phaseLa5NbMo2O16 est un isotype du composé Pr5Mo3O16. Sa maille correspond aussi à une surstructure fluorine. Elle cristallise dans un système cubique (a = 11.22 Å) avec le groupe d'espace rare Pn n. Ce composé est prometteur puisqu'il présente une conductivité par les ions oxyde proche de celle de La2Mo2O9 à basse température. / La2Mo2O9, the first compound in the LAMOX family, is interesting for its applications as electrolytes in fuel cells because it presents a high ionic conductivity. It was discovered during the investigation of La2O3 - MoO3phase diagram. That shows the important role of phase diagram study in the discovery of new materials which has become a major objective of many solid chemists.In this concept, two ternary phase diagrams of La2O3-Nb2O5-WO3 and La2O3-Nb2O5-MoO3 were explored and analyzed for the first time using the solid-state synthesis. The structures of the obtained samples were characterized by the powder X-ray and neutron diffraction and by the transmission electronic microscopy. Besides, their electric properties were tested by the complex impedance spectroscopy onsintered pellets.As results, most of the mono-, bi-, tri-phase zones in the title phase diagrams have been defined. Particularly, during the phase-diagram investigation, the structures of two new phases La3NbWO10 and La5NbMo2O16 were ab-initio resolved. Firstly, the La3NbWO10 cell is asuperstructure of a fluorine (2aF*2aF*2aF) with the lengthened c axis. Considering the La18Nb6W62O604(Z = 6) formulation, we can easily note that the structure presents 2 types of defaults: cationic and anionic vacancies. Secondly, the La5NbMo2O16 phase is isotype of Pr5Mo3O16 compound. Its cell is also a fluorine superstruture. It crystallized in a cubic system (a = 11.22Å) with the space group Pn n. The compound is promising because it presents an oxygen conductivity comparable to that of La2Mo2O9 at low temperature.

Cette thèse se focalise sur la synthèse multi-étape et l’étude par différentesspectroscopies de plusieurs systèmes supramoléculaires photoactifs. Des sondes fluorescentesmoléculaires capables d’éjecter le Ca2+ de façon réversible ont été élaborées afin de modulerl’arrivée et le départ d’ions Ca2+ dans un milieu. Ces photoéjecteurs basés sur le récepteur àCa2+ BAPTA (l’acide 1,2-bis(2-aminophénoxy)éthane-N,N,N’,N’-tetraacétique) et sur desfluorophores photodimérisables, ont été synthétisés. Leurs comportements photochimiquesont été testés. Ensuite, des échangeurs d’ions moléculaires ont été développés afin d’étudier lavariation de Ca2+ et Mg2+ à partir de deux récepteurs synthétiques. Ils sont basés sur deuxrécepteurs hydrosolubles, le BAPTA pour Ca2+ et l’APTRA (l’acide o-aminophénol-N,N,Otriacétique)permettant de complexer sélectivement le Mg2+. Ces récepteurs ont été conçusafin que Mg2+ et Ca2+ ne puissent être complexés simultanément. Enfin, des boites quantiquesdécorées de ligands pyrène ont été synthétisées pour obtenir un senseur optique à oxygène. / This thesis focuses on the multi-step synthesis and study of several photoactivesupramolecular systems by different spectroscopies. Fluorescent sensors capable of reversiblyejecting Ca2+ were developed in order to control the arrival and depart of Ca2+ ions insolution. These photoejectors were synthesized based on the Ca2+ receptor BAPTA (1,2-bis(2-aminophenoxy)ethane-N,N,N’,N’-tetraacetic acid) and on photodimerizable fluorophores andtheir photochemical behaviour was tested. Molecular ion exchangers were developped inorder to study the variation of Ca2+ and Mg2+ with two synthetic receptors. Their molecularstructures hydrosoluble receptors: BAPTA for Ca2+ and APTRA (o-aminophenol-N,N,Otriaceticacid) allowing the selective complexation of Mg2+. Integration of these receptorsensures that Mg2+ and Ca2+ cannot be simultaneously complexed. Finally, quantum dotsdecorated at the surface with pyrene-containing ligands were synthesized to obtain aratiometric optical oxygen sensor.

Le besoin accru de stockage d'énergie via Li- et batteries Na-ion nécessite une recherche continue de nouveaux matériaux de cathode ayant une densité énergétique plus élevée et étant sûr et durable. Ainsi, nous avons exploré des composés à base de borate capables de réagir avec Li/ Na-ions de manière réversible, soit par le biais de réactions topotactic- ou de conversion. Nous nous sommes concentrés sur les candidats avec des anions polyborate, qui devraient montrer des potentiels redox élevés par rapport aux matériaux à base BO3. Li6CuB4O10 utilisant comme composé modèle, nous avons montré la possibilité d'obtenir des potentiels d'oxydo-réduction de 4.2 et 3.9 V par rapport à Li pour l'α- et ß polymorphes. L'activité redox a été rationalisée par spectroscopie EPR et calculs DFT. Nous révélons en outre la relation structurelle / synthétique entre les deux polymorphes et montrons une conductivité ionique élevée de 1.4 mS / cm à 500 °C pour une forme de HT d'-Li6CuB4O10. De plus, nous avons pu préparer deux pentaborates 3d-métal nouveau sodium Na3MB5O10 (M = Fe, Co). M = Fe, nous avons observé une intercalation Na réversible à un potentiel moyen de 2.5 V par rapport à Na, alors Na3CoB5O10 avéré être inactif électrochimique. Dévier à partir de composés d'insertion / désinsertion classiques, nous avons étudié la électrochimique entraîné la réaction d'un oxyborate bismuth Bi4B2O9 contre Li par des mesures électrochimiques combinées avec XRD et TEM. Nous avons constaté qu'il est possible de faire défiler ce matériau réversible entre 1.7 et 3.5 V avec un potentiel redox d'environ 2.3 V par rapport à Li avec seulement 5% en poids de carbone et une faible polarisation ~ 300 mV. / The increased need of energy storage via Li- and Na-ion batteries requires a continuous search for new cathode materials having higher energy density and being safe and sustainable. Thus, we explored borate based compounds capable of reacting with Li/ Na-ions in a reversible way either through topotactic- or conversion reactions. We focused on candidates with polyborate anions, that are expected to show elevated redox potentials compared to BO3 based materials. Using Li6CuB4O10 as a model compound we showed the possibility to achieve redox potentials of 4.2 and 3.9 V vs Li for the α- and β-polymorphs. The redox activity was rationalized through EPR spectroscopy and DFT calculations. We further reveal the structural/ synthetic relation between the two polymorphs and show a high ionic conductivity of 1.4 mS/cm at 500°C for a HT form of α-Li6CuB4O10. Moreover we were able to prepare two new sodium 3d-metal pentaborates Na3MB5O10 (M = Fe, Co). For M = Fe we observed a reversible Na intercalation at an average potential of 2.5 V vs Na, whereas Na3CoB5O10 turned out to be electrochemical inactive. Deviating from classical insertion/ deinsertion compounds, we studied the electrochemical driven reaction of a bismuth oxyborate Bi4B2O9 versus Li through electrochemical measurements combined with XRD and TEM. We found that it is possible to reversible cycle this material between 1.7 and 3.5 V with an redox potential of ~2.3 V vs Li with only 5wt% carbon and a small polarization ~300 mV. Owing to the complexity of 3d-metal borate chemistry encountered through this PhD, the chances of having a borate based positive electrode for next generation Li-ion batteries is rather slim.

L'objectif de cette thèse a été de développer une forme galénique pour l'administration locale d'antiseptiques dans le traitement de lésions buccales. De par la présence de la salive et des mécanismes de déglutition et de mastication, le temps de séjour des principes actifs dans la cavité buccale est court ce qui conduit à une faible efficacité thérapeutique locale. Ainsi, l'encapsulation de principes actifs dans des microparticules mucoadhésives à base de pectine a été envisagée. Deux antiseptiques couramment utilisés dans le traitement des lésions buccales ont été retenus : la chlorhexidine (CX) et l'hexétidine (HX). Le procédé utilisé pour l'encapsulation de l'HX consiste en la gélification ionique de pectine contenue dans la phase aqueuse d'une émulsion double L/H/L par l'ajout de Ca2+. L'influence des paramètres de procédé et de formulation sur l'efficacité d'encapsulation de l'actif a été étudiée à l'aide d'un plan d'expériences. Dans le cas de la CX, les essais préliminaires ont mis en évidence des interactions entre l'actif et la pectine conduisant à la gélification du polymère sans utilisation d'ions Ca2+. Des études physicochimiques ont donc été réalisées afin d'investiguer ces interactions et de comparer le mécanisme de gélification observé à celui de la gélification ionique de la pectine par les ions Ca2+. Des mécanismes de gélification similaires ont été observés pour ces deux cations divalents avec de plus fortes interactions entre la pectine et la CX. Puis des microparticules de pectine et CX ont été développées par prilling sans ajout d'ions. L'influence de l'ajout de Zn2+ dans la formulation sur les propriétés des microparticules a finalement été étudiée / The aim of this project was to develop a dosage form for antiseptics local administration in order to treat buccal injuries. Due to the presence of saliva in association with swallowing and chewing, actives substances have a short retention time in the buccal cavity and thus a low therapeutic efficacy. To resolve this problem, the encapsulation of active agents in pectin mucoadhesive microparticles was studied. For this purpose, two widely used antiseptics have been selected: chlorhexidine and hexetidine. Hexetidine encapsulation was obtained by performing calcium-induced ionic gelation of the pectin aqueous solution involved in a double emulsion L/H/L. The influence of both process and formulation parameters on encapsulation efficiency were studied by using an experimental design. In the case of chlorhexidine, preliminary experiments highlighted interactions between the active substance and pectin leading to polymer gelation without the use of additional Ca2+ dications. Hence, pectin/chlorhexidine interactions were investigated by several physico-chemical studies and the corresponding gelation mechanism was compared to that of the well-known pectin ionic gelation induced by Ca2+ ions. Similar binding processes were observed for both divalent ions, though stronger interactions were observed with chlorhexidine. Pectin/chlorhexidine microparticles were then developed by prilling (vibrational jet technique) without additional Ca2+ ions. Finally, the influence of zinc dications addition in the formulation on the microparticle properties (size, encapsulation efficiency, drug release kinetics) was evaluated

Nous nous proposons d'explorer les propriétés structurales et vibrationnelles de la glace d'ammoniac en présence de fluor et d'eau sur une large gamme de pression et de température. Ces solides moléculaires et ioniques sont des idéaux afin d'étudier les quatre liaisons hydrogène les plus importantes O-H...O, N-H...N, O-H...N et N-H...F et le mécanisme de transfert de proton le long de ces liaisons. Bien que ces mélanges soient composés de molécules simples, ils sont omniprésents dans l'univers et en particulier à l'intérieur des planètes géantes glacées (Neptune, Uranus) et de leurs satellites (Titan, Ganymède), ce qui a motivé leur exploration sous haute condition de pression et de température. Nous utilisons plusieurs méthodes ab initio afin d'étudier le diagramme de phase de deux cristaux, le fluorure d'ammonium (NH4F) et l'ammoniac monohydraté (NH3.H2O). Après avoir prédit plusieurs structures cristallographiques à 0 K, nous avons pu nous consacrer aux calculs de spectres Raman et infrarouge ainsi qu'à la prise en compte des effets de désordre et dynamique en utilisant la méthode de la dynamique moléculaire ab initio. Nos résultats ont ensuite été comparés à ceux issus des expériences sous enclumes de diamant. Nous avons découvert une transition de type ordre-désordre au sein de NH4F et un diagramme de phase très similaire au diagramme de phase de l'eau. Enfin, nous avons démontré que des conditions thermodynamiques relativement douces étaient suffisantes afin de transformer le mélange NH3.H2O en un cristal exotique où coexiste des molécules d'ammoniac et d'eau avec des ions hydroxyde et ammonium. / In this thesis, we explore the structural and vibrational properties of fluorinated and hydrated ammonia ices over a wide range of pressure and temperature. These crystals are considered as models to study the four main hydrogen bonds O-H…O, N-H…N, O-H…N, N-H…F and proton hopping mechanisms along these bonds. Although these mixtures are composed of simple molecules they are considered to be the major components of the interior of the giant icy planets (Neptune, Uranus) and their satellites (Titan, Ganymede), which has motivated their exploration under high pressure-temperature conditions. Here we investigate the phase diagram of two crystals, ammonium fluoride (NH4F) and ammonia monohydrate (NH3.H2O) by using several ab initio methods. Firstly, we have performed random structural search calculations in order to predict the lowest enthalpy structures at 0 K. On the other hand, we have calculated Raman and infrared spectra of the most promising structures and ab initio molecular dynamics simulations were performed for the understanding of disorder and dynamic effects. Then, our results have been compared to experimental evidence. We have discovered an order-disorder transition in NH4F with a phase diagram surprisingly similar to that of water. Finally, we have demonstrated that relatively mild pressure conditions were sufficient to transform NH3.H2O into an exotic phase where the standard molecular forms of water and ammonia coexist with their ionic counterparts, hydroxide and ammonium ions.

Le domaine émergeant de l’électronique imprimée nécessite de nouveaux matériaux peu coûteux et non toxiques pour réaliser de nombreux systèmes tels que des circuits logiques, des capteurs, des affichages, des thermoélectriques ou même du photovoltaïque sur substrat souple. Il s’agit aussi d’optimiser le fonctionnement de couches granulaires de semiconducteurs de type n et p.BiCuOS a été identifié comme un semiconducteur de type p possédant des propriétés intéressantes. Cependant, sa forte sous stoechiométrie en cuivre induit un dopage de type p trop élevé qui nuit à ses propriétés semiconductrices. De plus, comme la plupart des composés à base de chalcogénures, BiCuOS se décompose lors d’un frittage, et ne peut être densifié thermiquement. Dans le but d’optimiser des couches minces de BiCuOS, des solutions doivent ainsi être trouvées pour i) réduire le taux de dopage ; ii) obtenir de bonnes mobilités dans des couche peu denses. De nombreuses substitutions chimiques ont été essayées telles que celle du soufre par l’iode et celle du cuivre par l’argent. Ces substitutions ont permis de réduire fortement le taux de porteurs de charge. D’autre part, nous avons étudié l’effet du greffage de molécules à la surface des grains de semiconducteurs sur la conduction électronique. Des molécules conjuguées (acides téréphtaliques substitués) et des polymères dérivés des polythiophènes ont été adsorbés à la surface d’un semiconducteur modèle de type n, ZnO. L’amélioration du transfert électronique intergranulaire a été expliquée par le saut des électrons au travers de la LUMO de ces molécules.L’élaboration d’encres de particules semiconductrices stabilisées par de telles molécules a permis la fabrication par voie liquide de jonctions diodes p-n ZnO/BiCuOS avec de bonnes performances malgré l’absence de propriétés photovoltaïques. Plus largement, ce travail est une contribution à la mise en forme de nouveaux systèmes d’électronique hybride par voie de chimie douce, dont le développement permettrait la commercialisation de technologies plus respectueuses de l’environnement. / The emerging domain of printed electronics requires new cheap and non-toxic materials for applications such as logic devices, sensors, displays, thermoelectric and photovoltaic devices. It also requires optimizing the conduction in granular semiconductors. BiCuOS has been identified as a promising p-type semiconductor for such applications. However, its high copper under-stoichiometry, induces an important p-type doping, which is detrimental for its use as a photovoltaic absorber. Moreover, like all chalcogenide based materials, it shows a poor chemical stability during sintering, thermal treatment necessary to enhance transport properties. In order to optimize its properties, solutions must be found i) to control the doping content, ii) to obtain good charge carrier mobilities in thin films. On the one hand, we have explored different kinds of substitutions such as iodine for sulfur or silver for copper, which successfully enabled to strongly reduce the charge carrier density. On the other hand, we have studied the effect of grafting conjugated molecules (terephthalic acid and polythiophene derivatives) onto the surface of a model n-type semiconductor (ZnO) to study their effect on the intergranular transport. Electronic transfer improvement occurs by transfer though a lowered energy barrier formed by the LUMO of the molecules. The formulation of optimized inks using these molecules as additives allowed the thin film deposition of p-n diodes formed with ZnO/BiCuOS. Although no photovoltaic effect has been detected yet, the p-n junctions showed high nonlinear properties and are strongly photosensitive. With this work, we have participated to the elaboration of new sulfides and hybrid interfaces systems for the improvement of semiconductor devices. The development of such hybrid electronic devices through soft chemistry method is a valuable step towards the commercialization of sustainable technologies.

Introduction : La mucoviscidose est une maladie génétique autosomale récessive causée par des mutations dans le gène CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator). Ce dernier code un canal chlorure AMPc-dépendant localisé dans la membrane apicale des cellules épithéliales, dont l’activité est régulée par de nombreuses interactions protéine-protéine. Dans le cadre de la recherche de nouveaux partenaires du CFTR, une interaction directe entre le canal (sauvage et muté F508del) etl’annexine A5 (AnxA5) a été mise en évidence dans notre laboratoire. Des stratégies de sur et de sousexpression nous ont également permis d’établir un lien fonctionnel entre les deux protéines. En effet, nos travaux montrent que les sécrétions ioniques dépendantes du CFTR sont corrélées au niveau d’expression intracellulaire de l’AnxA5. Par ailleurs, une élévation des courants médiés par le CFTR ainsi qu’une augmentation de la quantité de canaux dans la membrane plasmique sont observées suite à la surexpression de l’AnxA5 dans des cellules exprimant le CFTR muté F508del.But de l’étude : Au vu de ces observations, l’AnxA5 apparaît comme une cible potentielle pour la correction de certains défauts engendrés par la mutation F508del. Une piste thérapeutique pourrait être l’identification de composés capables d’augmenter son expression dans des cellules épithéliales exprimant le mutant F508del de la protéine CFTR. Considérant les informations fournies par la littérature, notre choix s’est porté sur la GnRH (gonadotropin-releasing hormone), molécule utilisée en thérapeutique humaine depuis plus de 25 ans. Ainsi, nous avons évalué l’effet de la GnRH sur la modulation de l’expression de l’AnxA5 et sur le transport ionique dépendant du CFTR dans nos différents modèles d’étude Résultats : Outre la présence du récepteur de la GnRH dans nos modèles cellulaires, nous montrons également que l’expression de l’AnxA5 y est augmentée dès 60 minutes de traitement avec l’hormone (1 nM). De plus, comparativement à des cellules non stimulées, des cellules prétraitées avec la GnRH présentent une hausse significative des sorties actives d’iodure, corrélant avec une augmentation de la quantité de CFTR à la surface cellulaire. Ces observations ont été faites dans les modèles exprimant le CFTR muté F508del ainsi que dans ceux exprimant le CFTR sauvage. Conclusion : Dans nos modèles et selon nos conditions de stimulation, un traitement avec la GnRH augmente l’expression intracellulaire de l’AnxA5 et conduit à une élévation des sécrétions ioniques médiées par le canal CFTR. Néanmoins, au vu de la multitude de voies de signalisation susceptibles d’être activées et de gènes pouvant être régulés suite à la liaison de la GnRH sur son récepteur, l’effet observé sur l’AnxA5 ne représente probablement pas le seul évènement cellulaire à l’origine de l’impact positif enregistré sur l’activité du canal CFTR. / Background: Cystic fibrosis (CF) is an autosomal recessive disorder caused by mutations in the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) gene, which encodes a cAMP-stimulated chloride channel. CFTR is primarily located at the apical surface of epithelial cells, where its activity is regulated by some protein-protein interactions. As part of new CFTR’s partners research, we previously showed that annexin A5 (AnxA5) binds directly to both normal and F508del-CFTR. Moreover, under and overexpression strategies led us to establish a functionnal link between these two proteins. In fact, CFTR-dependent ion secretions are correlated to the intracellular level of AnxA5. Otherwise, in transfected epithelial cells, AnxA5 overexpression increases CFTR’s level in plasma membranes and raises CFTR-mediated currents in F508del-CFTR expressing cells. Aim of the study: In the light of these findings, AnxA5 appears as a potential target in order to correct some defects caused by the F508del mutation. A therapeutic approach would be to find some compounds capable of increasing AnxA5 expression in F508del-CFTR expressing epithelial cells. Reviewing the literature, our choice fell on GnRH (gonadotropin-releasing hormone), a commonly used molecule for diverse clinical applications for 25 years. So, the effects of GnRH on the modulation of AnxA5 expression and on CFTR-dependent ion transport were assessed in our different cellular models. Results: Beside the GnRH receptor expression, we show that AnxA5 expression is augmented in all cell lines after one hour incubation with the hormone (1 nM). Moreover, compared to untreated cells, a significant iodide efflux peak is measured in GnRH pretreated, which is correlated with an increased cell surface expression of CFTR. It is of interest to note that these observations have been made in CF and non-CF cells. Conclusion: In our models and according to our stimulation conditions, GnRH treatment enhances AnxA5 intracellular expression and leads to a rise of CFTR-dependent ion secretions. Nevertheless, given the multitude of activated signaling pathways and regulated genes in response to GnRH binding to its receptor, the positive impact on CFTR activity is probably not solely explained by the effect on AnxA5 expression.

Dans le cadre de cette thèse, nous présentons un aperçu général des surfaces du silicium micro et nano structurées, appelées silicium noir (BSi), et obtenues par la gravure ionique réactive cryogénique (cryo-DRIE). Ces surfaces auto-générées peuvent être fabriquées dans un procédé en une seule étape fournissant de grandes surfaces à faible réflectivité sur une large gamme de longueurs d'onde et d'angles d'incidence. Nous examinons plusieurs aspects des surfaces du BSi, incluant les méthodes de fabrication, les applications, les méthodes de caractérisation de sa topographie, les techniques de modélisation pour les simulations optiques, et les mécanismes de croissance. Nous développons ensuite trois principales contributions que cette thèse apporte à l'état de l'art : une meilleure compréhension de la topographie du BSi, la modélisation de son comportement optique et un aperçu de ses mécanismes de formation. Nous développons une nouvelle technique de caractérisation topographique du BSi, utilisant un faisceau ionique localisé dans le plan de l'échantillon pour réaliser une nanotomographie qui reproduit les détails de structure avec une précision inférieure au micron. Nous présentons ensuite différentes méthodes de modélisation de cellules unitaires du BSi basées soit sur la topographie de la surface réelle obtenue, ou sur des formes géométriques équivalentes qui sont statistiquement représentatives de la topographie du BSi. Nous sommes capables d'obtenir une excellente concordance entre les simulations et les données expérimentales. Nous présentons également un modèle capable de simuler toute l'évolution de la surface du BSi allant d'un substrat plat jusqu'à sa topographie entièrement développée, en concordance avec des données obtenues expérimentalement. On produit un diagramme de phase qui saisit les combinaisons de paramètres responsables de la formation du BSi. Nous sommes en mesure de reproduire dans notre modèle, un certain nombre d'effets subtils qui mènent à la densification du motif observé, responsable de la formation du BSi pendant cryo-DRIE / In this thesis, we present a general overview of silicon micro and nanostructured surfaces, known as black silicon (BSi), fabricated with cryogenic deep reactive ion etching (cryo-DRIE). These self-generated surfaces can be fabricated in a single step procedure and provide large surfaces with reduced reflectance over a broad range of wavelengths and angles of incidence. We review several aspects of BSi surfaces, such as its fabrication methods, applications, topography characterization methods, modelling techniques for optical simulations, and growth mechanisms. We then develop three main contributions that this thesis brings to the state of the art: a better understanding of BSi topography, modelling of its optical behaviour and insights into its formation mechanism. We develop a novel BSi topographical characterisation technique which is based on in-plane focused ion beam nanotomography and can reproduce sample details with submicron accuracy. We then present different methods of modelling BSi unit cells, based either on real surface topography obtained using the aforementioned technique, or on equivalent geometric shapes that are statistically representative for BSi topography. We are capable to obtain excellent matching between simulations and experimental data. Finally, we present an experimentally-backed phenomenological model that is capable of simulating the entire evolution of a surface from a planar substrate to fully developed BSi topography. We produce a phase diagram which captures the parameter combinations responsible for BSi formation. We also observe experimentally, and are able to reproduce within our model, a number of subtle effects that lead to the observed pattern densification that is responsible for BSi formation during cryo-DRIE

L’objectif de cette étude était de développer une nouvelle génération de catalyseurs, dits électrochimiques, capables d’abaisser la température de régénération des filtres à particules, et de diminuer les coûts du post-traitement des moteurs Diesel, en évitant notamment une surconsommation en carburant. Pour cela, un banc de mesure a été développé où de forts moyens analytiques pour les phases gazeuses (GC et analyseur de NOx), particulaires (spectromètre de masse à aérosols AMS) et de caractérisations physiques des aérosols (SMPS, Scanning Mobility Particle Sizer) ont été couplés. Le catalyseur électrochimique développé est composé d’un catalyseur oxyde de type pérovskite La0.5Sr0.23Ag0.27MnO3±δ (noté LSAM), en contact avec un électrolyte solide conducteur par les ions O2-, la zircone dopée à l’oxyde d’yttrium (YSZ). L’enduction de ce catalyseur électrochimique directement dans les canaux d’un filtre à particule (FAP) en céramique (SiC) a montré des performances permettant d’abaisser la température de régénération des FAP de 100°C voire de 260°C selon le flux de régénération. Ces performances sont le résultat d’un effet de synergie entre les phases de la pérovskite LSAM et du conducteur ionique YSZ / The aim of this study was to develop a new generation of catalysts, called electrochemical, which can lower the regeneration temperature of the particulate filter, and reduce post-treatment costs of Diesel engines, especially avoiding over-consumption of fuel. For this, a test bench has been developed where strong analytical analyzer for gas phases (GC and Nox analyzer), for particles (aerosol mass spectrometer AMS) and for physical characterization of aerosols (SMPS, Scanning Mobility Particle Sizer) have been coupled. The electrochemical catalyst developed is composed of a perovskite catalyst La0.5Sr0.23Ag0.27MnO3±δ (denoted LSAM), in contact with a solid electrolyte conductor by O2-ions, yttria stabilised zirconia (YSZ). The coating of the electrochemical catalyst directly into the channels of a particulate filter (DPF) showed performance to lower the DPF regeneration temperature of 100°C or even 260°C depending of the regeneration flow. These performances are the result of a synergistic effect between the phases of the perovskite LSAM and YSZ ionic conductor

Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé une technique expérimentale basée sur un traitement laser ultraviolet continu permettant la croissance de nanoparticules (NP) d’argent et/ou d’or dans des verres soda-lime préalablement dopés aux ions Ag+ et/ou Au3+. L’originalité de cette méthode réside dans la très forte photosensibilité du verre à la longueur d’onde utilisée (244 nm), par rapport aux résultats de la littérature. Dans les verres échangés à l’argent, des NP de grand diamètre (jusqu’à 250 nm) et très concentrées ont été obtenues et le mécanisme de leur formation a été explicité. Nous avons ensuite montré que les substrats ainsi fabriqués sont adaptés pour la détection d’espèces chimiques faiblement concentrées via l’effet de diffusion Raman exaltée de surface, en choisissant comme molécule test la rhodamine 6G, ce qui était le but initial de ce travail. Nous nous sommes ensuite intéressés à la nanostructuration du verre par des NP d’argent : ainsi, des lignes de NP (de diamètre 80 nm), périodiquement espacées de 160 nm ont été obtenues pour des durées d’insolation « suffisamment longues ». Après avoir caractérisé expérimentalement ces arrangements périodiques de NP d’argent, nous avons montré un très bon accord entre nos résultats expérimentaux et la théorie classique des ripples (ou modèle de Sipe). Ce résultat est sans aucun doute le plus original de ce travail de thèse. D’autre part, nous avons montré que l’insolation laser à 244 nm permet la croissance de NP d’or de diamètre 50 nm dans les verres dopés Au3+ par poling thermique. Le codopage du verre avec des NP d’argent et d’or a également été obtenu / In this thesis, we have developed an experimental method based on the use of a continuous ultraviolet laser to process a soda-lime glass doped with either Ag+ or Au3+ ions for the growth of silver and/or gold nanoparticles (NP). The main advantage of method lies in the very high photosensitivity of the glass at the laser wavelength (244 nm), compared to the results of the literature. In silver-exchanged soda-lime glasses, highly concentrated silver NP of large diameter (up to 250 nm) have been obtained and their growth is fully elucidated. We have then shown that these substrates are well-suited to get efficient surface enhanced raman scattering effect with rhodamine 6G as test molecule, which was the first aim of this thesis. A third part is then dedicated to the growth of periodic nanostructures embedded with silver NP at the surface of the glass. Silver NP (of average diameter 80 nm) are aligned along lines periodically spaced by 160 nm. After experimental characterization of these periodic arrangements, we have demonstrated very good agreement between these experimental results and classical ripples theory (known as Sipe’s model in the literature).This result is undoubtedly the most original result of this manuscrit. We have then shown that laser exposure at 244 nm allows the growth of gold NP in soda-lime glass beforehand doped with Au3+ ions by thermal poling. Codoping of the glass containing with both silver and gold nanoparticles has also been achieved