Dans le milieu interstellaire (MIS), la formation de la molécule H_2 est catalysée par un grain de poussière : H+H+grain -> grain+ H_2 Deux mécanismes principaux correspondent à cette réaction: le mécanisme Eley-Rideal (ER) et le mécanisme Langmuir-Hinshelwood (LH). Les techniques de propagation de paquets d'ondes ont été utilisées pour étudier ces deux mécanismes aux faibles températures qui règnent dans le MIS. Pour rendre possible le calcul, il a fallu utiliser une grille en L et appliquer la technique de réduction de grille dite de « mapping » sur des grilles multidimensionnelles. Ceci a permis de couvrir une gamme d'énergie de collision comprise entre 0,4meV et 46meV pour le mécanisme ER, et entre 4meV et 50meV pour le mécanisme LH. Le mécanisme ER a été étudié en géométrie colinéaire sur une surface de graphite (0001), en autorisant le mouvement d'un atome de carbone du grain. Permettre cette relaxation du substrat favorise la réaction. Toutefois le mécanisme ER reste peu efficace dans les conditions de température régnant dans le MIS, du fait d'une petite bosse de potentiel en voie d'entrée. Le mécanisme LH a lui été étudié dans toute sa dimensionnalité sur une surface plane et rigide. Le résultat principal est que ce mécanisme est très efficace : dans des conditions caractéristiques du MIS, le temps mis par un atome H pour diffuser sur le grain, rencontrer un autre atome H, et désorber en H2 est inférieur au temps typique entre deux collisions H-grain. La réaction n'a aucun effet notable sur le rapport ortho- H_2 et para- H_2. En revanche, comme dans le mécanisme ER, elle conduit à une très forte excitation vibrationnelle de H_2.

Cette thèse présente une étude de films monomoléculaires d'acides gras à l'interface eau-air, principalement par microscopie à l'angle de Brewster. Cette technique permet l'observation directe des coexistences de phases lors de transitions de phases du premier ordre; de plus elle est sensible à l'anisotropie optique des films. La première partie contient une étude du diagramme de phase des acides gras, qui comporte des mésophases analogues aux phases de cristaux liquides smectiques. Nous avons montré que lors des transitions de phases entre phases denses, la texture (l'arrangement moléculaire)des phases est réversible et nous avons obtenu des informations sur l'ordre des transitions. Nous avons aussi mis en évidence, dans deux phases constituées de molécules verticales, une très faible anisotropie optique due à la forme rectangulaire du réseau moléculaire. Nous avons ensuite étudié une film d'acide myristique adsorbé à la surface d'une solution aqueuse d'acide myristique. Nous avons observé des domaines d'une mésophase "inclinée" contenant des lignes de défauts d'orientationmoléculaire présentant des fluctuations thermiques. La mesure de leur amplitude a permis de déterminer la tension de ces lignes. Nous nous sommes aussi intéressés aux constantes élastiques qui gouvernent la forme et la texture à l'équilibre des domaines de mésophase. Nous avons d'une part déterminé la tension de ligne de l'interface entre une phase liquide et une mésophase "inclinée" en étudiant la forme des domaines. Celle-ci résulte de l'équilibre entre la tension de ligne, qui favorise des domaines circulaires, et les interactions répulsives à longue portée entre dipoles moléculaires, qui forment les domaines. Des mesures de potentiel de surface ont permis de calculer l'intensité des forces dipolaires. d'autre part, la texture d'autre domaines de cette mésophaseinclinée nous a renseigné sur la valeur du rapport entre l'élasticité de courbure de la direction moléculaire et l'anisotropie de la tension de ligne.

La microscopie à l'angle de Brewster est une nouvelle et tres puissante technique d'étude des films monomoléculaires à la surface de l'eau. Son principe est basé sur les propriétés de réflectivité des interfaces. Elle est sensible à l'épaisseur, la densité et l'anisotropie optique des films. Cette technique a été appliquée à l'étude de couches adsorbées à la surface de solutions aqueuses d'acides gras (acides palmitiques et myristiques). Ces couches traversent pendant leur formation des transitions de phases. Le nombre, la nature et la morphologie de ces phases dépendent de nombreux paramètres dont le pH. Nous avons entre autres observé des phases optiquement anisotropes, contituées de molécules inclinées par rapport à la normale à la solution.Ces phases sont sans doute des mésophases "verrouillées", c'est à dire que la direction des molécules est fixée par rapport aux directions intermoléculaires. Elles présentent différents types de défauts d'orientation, dont des structures en étoile. L'existence de telles structures est expliquée par application d'un modèle d'élasticité continue développé pour l'étude des films minces de cristaux liquides smectiques. Des structures en zig-zag, en spirales et en bandes de largeur déterminée ont également été observées. Nous avons également étudié les couches d'un polymère (le PDMS) à la surface de l'eau. Nous y avons observé la séparation latérale en domaines de densités de surface différentes, à la fois dans le régime monocouche et le régime multicouches.

Le systeme bidimensionnel etudié dans cette thèse est un film de Langmuir, film constitué d'une unique couche de molécules amphiphiles à l'interface eau-air. Une transition du premier ordre, observée dans une monocouche d'acide NBD-stéarique révèle la coexistence entre une phase cristalline et une phase liquide. Les domaines monocristallins se présentent sous la forme de longs bâtonnets, parfaitement adaptés aux études mécaniques. Nous étudions certaines propriétés de ce cristal bidimensionnel. La première étude concerne la rupture de ce solide bidimensionnel. Un cristal maintenu fléchi dans le plan de l'eau se rompt après une durée bien déterminée. Cette durée s'est avérée être fonction de la déformation appliquée au cristal. A fortescontraintes, on second mode de rupture coexiste : un certains nombre de cristaux cassent intantanément tandis que d'autres présentent une rupture différée. La seconde étude s'intéresse à la fusion des cristaux en équilibre avec leur phase liquide. La fusion peut être provoquée par trois processus distincts : deux processus thermodynamiques (réchauffement et décompression) et un processus photochimique. Ce dernier s'est avéré dû à une réaction photochimique réversible avec l'oxygène de l'air, conduisant a l'abaissement du point de fusion du cristal. Les trois processus de fusion conduisent à des observations similaires, indiquant ainsi l'existence d'un mécanisme commun dans l'initiation de la fusion. Les observation montrent que l'intérieur du crystal fond bien avant ses bords. De plus, la fusion d'un cristal maintenu déformé a lieu le long d'une ligne ou la contrainte s'annule. Nous suggérons que le mécanisme responsable de ce phénomène est la migration de défauts, probablement des dislocations, à l'endoit du cristal non déformé.; Ces défauts jouant le rôle de centres de nucléation de la fusion. Ces résultats montrent le rôle primordial des défauts dans la fusion à deux dimension.

Cette thèse aborde plusieurs sujets liés à l''étude d'ondes 'électromagnétiques de haute fréquence dans le voisinage de l'onde de choc terrestre, qui constitue un paradigme pour les interactions non- lin'eaires. La majeure partie du travail est consacrée à la caractérisation de la décomposition non- lin'eaire des ondes de Langmuir dans le plasma du vent solaire. Ce mécanisme a été proposé pour expliquer la saturation de instabilité faisceau-plasma, qui est responsable de l'excitation d'ondes électrostatiques intenses dans le pr'e-choc terrestre. Nous montrons par une analyse statistique des donn'ees des satellites CLUSTER que les spectres de Fourier possèdent les propri'et'es attendues d'un processus de d'ecomposition, 'ecartant ainsi les autres explications. Une analyse d'etaill'ee du d'ecalage Doppler de ces raies nous r'ev'ele parfois cependant l'existence d'une forme alternative du processus de d'ecomposition, faisant intervenir une onde acoustique-'électronique. Dans la seconde partie, nous étudions l'effet des inhomogénéités de la densité de plasma sur la dynamique de la décomposition. Nous dérivons un modèle de cette instabilité modifiée et montrons que celui-ci permet d'expliquer les observations. Finalement, nous présentons une application de modèles spectraux non-linéaires 'a l'analyse des transferts d'énergie liés à l'instabilité de décomposition dans des données de simulation numérique. Le dernier chapitre, qui est indépendante du sujet principal de la thèse, présente une technique de corrélation multi-'échelles pour l'appariement des séries temporelles issues de missions multi-satellites.

Ce manuscrit traite de l'étude expérimentale du transport de particules dans la région de bord du tokamak Tore Supra. La première partie du manuscrit introduit les motivations énergetiques, le principe du confinement magnétique ainsi que les éléments de physiques essentiels à la description de la dynamique du plasma à l'interaction avec la paroi du tokamak. A partir des données de sondes de Langmuirs et d'imagerie rapide, nous demontrons que le transport de particules est dominé par la convection de filaments plasmas, structures alongées le long du champ magnétique. Ces filaments presentent un nombre d'onde parallèle fini, responsable de la forte localisation du flux de particules coté faible champ du tokamak. Il en resulte l'apparition de forts écoulements parallèles le long des lignes de champs, ainsi qu'une geométrie complexe de ces filaments contrainte par le cisaillement magnétique.

<p>In this study the formation of supported membranes onto planar solid supports has been investigated. The stability and activity of reconstituted membrane receptors has been studied. The potential use of such preparations in biosensor applications is discussed.</p><p>The lipid films were made by the Langmuir Blodgett and by the liposome fusion techniques. These supported films were characterised by ellipsometry, atomic force microscopy, surface plasmon resonance (SPR) and resonant mirror techniques. The thickness of the films was in agreement with that of a cell membrane. The kinetics of formation of the lipid films was studied and discussed.</p><p>The proteins, bacteriorhodopsin, cytochrome oxidase, acetylcholinesterase and the nicotinic acetylcholine receptor were reconstituted into the supported membrane. The subsequent analysis showed that the proteins were individually distributed and that the activity was retained, in some cases for several weeks after immobilisation.</p><p>The glycolipids, GM1, GM2, GD1b, asialo-GM1, globotriaosylceramide, lactosylceramide and galactosylceramide, were also reconstituted into the supported membranes. Their specific interaction with the toxin ricin or with its B-chain was examined using SPR. The affinity of intact toxin and of its B-chain differed markedly and was pH dependent. The carbohydrate chain length and charge density of the glycolipids also influenced the affinity.</p>

Ce travail de thèse analyse l'organisation des films de cristaux liquides nématiques sur substrats liquides (eau et glycérol). Dans ce cas, l'ancrage planaire au niveau du substrat liquide est plus fort que l'ancrage homéotrope à l'interface libre. En dessous d'une épaisseur critique de l'ordre de 0.5-0.6 µm, des stries qui correspondent à une modulation de l'orientation du directeur, apparaissent. La longueur d'onde de ces stries est largement supérieure à l'épaisseur du film. Nous avons analysé la situation spécifique des films très minces et montré qu'une phase striée existait pour des films plats jusqu'à des épaisseurs de l'ordre de 20-40 nm. La pertinence de l'introduction des termes élastiques dits de surface (K24 et K13) dans l'analyse théorique des stries a été discutée. Sur l'eau, les films nématiques coexistent avec une tricouche de molécules dont l'organisation est régie par des interactions à très courte portée avec le substrat. Les gradients d'épaisseur présents en bord de film empêchent la formation de stries. Des mesures statiques et dynamiques de l'énergie d'un bord de film ont été effectuées. Il semble alors que le film nématique puisse accommoder un état distordu grâce à la formation de stries bien en dessous de l'épaisseur critique de transition de confinement. Enfin, une étude du processus de coalescence contrôlée par la tension de ligne a permis de mettre en évidence deux régimes de dissipation : aux temps courts la dissipation s'effectue en surface alors qu'aux temps longs, la dissipation se fait principalement dans la sous-phase. Une analyse en loi d'échelle permet de rendre compte de la dynamique observée expérimentalement.

The use of hydrophobic surfaces is important for many processes both in nature and industry. Interactions between hydrophobic species play a key role in industrial applications such as water-cleaning procedures and pitch control during papermaking but they also give information on how to design surfaces like hydrophobic mineral pigments. In this thesis, the influence of surface properties on wetting and interaction forces has been studied. Surfaces with close-packed particles, pore arrays, randomly deposited nanoparticles as well as reference surfaces were prepared. The atomic force microscope (AFM) was utilized for force and friction measurements while contact angles and confocal Raman microscopy experiments were mainly used for wetting studies. The deposition of silica particles in the size range of nano- to micrometers using the Langmuir-Blodgett (LB) technique resulted in particle coated surfaces exhibiting hexagonal close-packing and close to Wenzel state wetting after hydrophobization. Force measurements displayed long-range interaction forces assigned to be a consequence of air cavitation. Smaller roughness features provided larger forces and interaction distances interpreted as being due to fewer restrictions of capillary growth. Friction measurements proved both the surface structure and chemistry to be important for the observed forces. On hydrophobic pore array surfaces, the three-phase contact line of water droplets avoided the pores which created a jagged interface. The influence of the pores was evident in the force curves, both in terms of the shape, in which the three-phase contact line movements around the pores could be detected, as well as the depth of the pores providing different access and amount of air. When water/ethanol mixtures were used, the interactions were concluded to be due to ethanol condensation. Confocal Raman microscopy experiments with water and water/ethanol mixtures on superhydrophobic surfaces gave evidence for water depletion and ethanol/air accumulation close to the surface. Force measurements using superhydrophobic surfaces showed extremely long-range interaction distances. This work has provided evidence for air cavitation between hydrophobic surfaces in aqueous solution. It was also shown that the range and magnitude of interaction forces could, to some extent, be predicted by looking at certain surface features like structure,roughness and the overall length scales. / <p>QC 20121011</p>

In this study the formation of supported membranes onto planar solid supports has been investigated. The stability and activity of reconstituted membrane receptors has been studied. The potential use of such preparations in biosensor applications is discussed. The lipid films were made by the Langmuir Blodgett and by the liposome fusion techniques. These supported films were characterised by ellipsometry, atomic force microscopy, surface plasmon resonance (SPR) and resonant mirror techniques. The thickness of the films was in agreement with that of a cell membrane. The kinetics of formation of the lipid films was studied and discussed. The proteins, bacteriorhodopsin, cytochrome oxidase, acetylcholinesterase and the nicotinic acetylcholine receptor were reconstituted into the supported membrane. The subsequent analysis showed that the proteins were individually distributed and that the activity was retained, in some cases for several weeks after immobilisation. The glycolipids, GM1, GM2, GD1b, asialo-GM1, globotriaosylceramide, lactosylceramide and galactosylceramide, were also reconstituted into the supported membranes. Their specific interaction with the toxin ricin or with its B-chain was examined using SPR. The affinity of intact toxin and of its B-chain differed markedly and was pH dependent. The carbohydrate chain length and charge density of the glycolipids also influenced the affinity.