La miniaturisation des composants CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) impose l'emploi de matériaux diélectriques de permittivité élevée. LaAlO₃ et SrTiO₃ sont aujourd'hui parmi les meilleurs candidats ; toutefois, la diffusion de l'oxygène dans ces matériaux conduit à la dégradation des propriétés électriques et de l'interface avec le silicium. Ce travail théorique a pour but d'étudier les facteurs gouvernant, à l'échelle de la liaison chimique, la diffusion de l'ion oxygène. L'approche choisie repose sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), couplée à des méthodes d'analyse de la densité électronique, et sur le développement d'un outil original : les cartes de densité d'énergie. Les régions de la densité électronique contribuant à la barrière de diffusion ont ainsi pu être identifiées; une optimisation de ces matériaux à l'échelle de la liaison chimique peut alors être envisagée.

Les propriétés de transport et de diffusion e l'ion F ont été étudiées au sein de plusieurs séries de matériaux fluorés. La première partie de ce mémoire est consacrée à l'application du modèle des processus de clutérisation établi par J. M. Reau aux solutions solides de structure dérivée du type fluorine et comportant des cations substitutionels tétravalents. Cette étude a montré que ce modèle est un modèle général qui permet 'évaluer la nature et le nombre de porteurs de charge à longue distance en fonction de la composition. Les porteurs de charge dans les solutions solides M1xM"xF2+2x (M = Ca, Sr, Ba Pb ; M" = Th, U) ont été identifiés ux ions fluorure interstitiels F" et les processus de clutérisation ont été proposés au sein de ces solutions soles.<br />Les propriétés de transport et de diffusion de l'ion F - dans les phases du système BiF"-NH4F sont l'objet de la seconde partie de ce mémoire. Les phases de l'ammonium comparées aux phases homologues du rubidium compotent une plus grande mobilité de l'ion F- qui a été attribuée à des mouvements assistés de rotation/réorientation des ions NH4+. Cette hypothèse est confirmée par des investigations par RMN des phases du système BiF3-NH4F appliquées successivement aux noyaux 1H et 19F.

Lors d'opérations d'urgence, les primo-intervenants (pompiers, protection civile, gendarmerie ou militaires en opération) sont soumis à des contraintes physiologiques importantes responsables d'accidents médicaux graves (déshydratation, coup de chaleur...). Dans l'état actuel, il est absolument impossible d'obtenir un état physiologique réaliste des personnels d'urgence via les systèmes de surveillance de santé. Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont eu pour but d'améliorer la prévention des primo-intervenants en développant un bandeau physiologique intégrant des capteurs biochimiques capable d'analyser et de surveiller la concentration en sodium dans la sueur. Des expérimentations ont mis en évidence un lien physiologique entre l'état corporel hyperthermique et la concentration en ions sodium dans la sueur. L'intégration de la technologie pNa-ISFET dans un bandeau physiologique, ainsi que les résultats issus des mesures in-vivo effectuées sur un panel de dix individus sont présentés dans ce manuscrit.

La récupération du pétrole par injection d’eau douce (LSW) a pour but de récupérer les huiles résiduelles piégées dans les réservoirs. Après des preuves d’une augmentation du taux de récupération lors de la LSW, des résultats controversés ont émergé et les mécanismes proposés dans la littérature font toujours l’objet de débat. Il est donc essentiel d'avoir une compréhension approfondie des interactions huile/saumure/roche (COBR) afin d’éclaircir les mécanismes engendrés par cette technique. Nous avons procédé en faisant une étude de la mouillabilité à l'eau des différentes argiles gonflantes en fonction des cations échangeables (Li+, Na+, K+ et Ca2+), de l'humidité relative, de la taille des particules et de la rugosité de la surface. Même si ces paramètres ont été étudiés séparément, la nature des cations, la rugosité de surface et la taille des particules sont étroitement liées. La nature du cation échangeable conduit indirectement l'état de rugosité des films d'argile cependant, c'est l'énergie d'hydratation qui entraine les angles de contact. D'autre part, pour une argile donnée avec un cation échangeable donné, la mouillabilité du film a été observée comme étant influencée par la taille des particules. Plus la taille des plaquettes d'argile est importante, plus le film est rugueux et plus l'angle de contact est élevé. En ce qui concerne l'influence de l'humidité relative, elle n'a eu qu’un effet marginal sur les angles de contact. Cependant, en travaillant à haute humidité le phénomène d'évaporation a été limité. En ce qui concerne la mouillabilité à l'huile des minéraux argileux, à une interface solide/huile/air, l'huile s’est rapidement étalée lors qu’elle a été déposée sur les différents minéraux. Dans la deuxième partie de la thèse, l'interaction biphasique huile/milieu aqueux a été étudiée par des mesures de tension interfaciale (IFT) en fonction de différents sels et de leurs concentrations. Les résultats obtenus avec deux huiles brutes et un système modèle (dodécane contenant de l'acide oléique) ont montré que l'IFT est minimum à une salinité optimale. En ce qui concerne les espèces de sel, un abaissement de l'IFT des huiles brutes a été observé en présence des cations petits, durs et fortement polarisants (tels que le Li+, Mg2+ et Ca2+) et en présence de cations gros, mous et fortement polarisables (tels que Rb+ et Cs+). Les résultats sur le système modèle ont montré que l'abaissement de l'IFT était dû aux interactions entre les petits cations qui sont durs et la tête polaire dure du tensioactif (oléate). La troisième partie de la thèse a été consacrée à l'étude des interactions triphasique huile/saumure/argile. Nos résultats montrent d'abord que, dans des conditions qui favorisent le « salting-in » des tensioactifs, l'adsorption des composants du pétrole brut sur les minéraux argileux a été favorisée (abaissement des angles de contact de l'huile sur les surfaces de mica en présence de saumure composée de cations divalents). L'interaction triphasique a également été étudiée par la stabilité des émulsions en présence des colloïdes d'argiles. Selon les différentes observations, nous avons émis l'hypothèse que certains composants de pétrole brut s'adsorbent directement sur des surfaces minérales tandis que d'autres ont besoin d'un pont cationique (Na+, Ca+ ou Mg2+) / The technique of low salinity waterflooding (LSW) during Enhanced Oil Recovery (EOR) processes, attempt to recover residual oils trapped in petroleum reservoirs. So far, after evidences of the benefits of LSW, some controversial results emerged and the mechanisms underlying the technology is still debated in the literature. It thus appears crucial to have a thorough understanding crude oil/brine/rock (COBR) interactions as the reservoir is a porous medium in which solid and fluid phases coexist. Firstly we studied the water wettability of different swelling clay minerals as a function of different interlayer cations (Li+, Na+, K+ and Ca2+), relative humidity, particle size and surface roughness. Even if these parameters have been investigated individually, the nature of the cations, surface roughness and particle size are closely linked. The nature of exchangeable cation indirectly drives the state of roughness of the clay films (in decreasing order: Ca2+ >>> K+ > (Li+, Na+)). However, it is the hydration energy which ultimately takes over during contact angle measurements. On the other hand, for a given clay mineral with a given exchangeable cation, wettability of the film has been observed to be influenced by the size of the particles. The larger the size of the clay platelets, the rougher the film and the higher the contact angle. As far as the influence of relative humidity is concerned, it only has a marginal effect on the contact angles. However, working at high humidity has shown to limit the phenomenon of evaporation. Regarding the oil wettability of clay minerals, at a solid/oil/air interface, the oil rapidly spread on the different clay minerals. In the second part, biphasic oil/aqueous medium interaction as a function of salt species and concentration has been studied via interfacial tension measurements (IFT). The results obtained with two crude oils and a model system (dodecane containing oleic acid) have shown that IFT is minimum at an optimum salinity. As far as salt species is concerned, IFT of the crude oils has been observed to be low in the presence of small, hard and highly polarising ions like Li+, Mg2+ and Ca2+ and in the presence of large, soft and highly polarisable ions like Rb+ and Cs+. The results on the model system has shown that lowering of IFT was due to ion paring between the small, hard cations and the hard polar headgroup of the surfactant (oleate). The third part of the thesis was dedicated to the study of triple phase oil/brine/clay interactions. Our results firstly show that in conditions favouring salting-in of surfactants, adsorption of crude oil components on clay minerals have been favoured (lowering of oil contact angles on mica surfaces in the presence of brines composed of divalent cations). Triple phase interaction has also been investigated by studying the stability of emulsions in the presence of clay colloids.According to the different observations we hypothesised that some crude oil components adsorb directly onto mineral surfaces while others need a cation bridge (Na+, Ca+ or Mg2+).