Ce travail a consisté à préparer des matériaux silicatés poreux à caractère stimuli-sensible à base de nanoparticules lipidiques solides (SLN) et de tensioactifs magnétiques. Plusieurs systèmes à base de tensioactifs ont été utilisés afin de synthétiser des matériaux silicatés à porosité contrôlée en utilisant des méthodes décrites dans la littérature ou mises au point au laboratoire. De différents caractères stimuli-sensible ont été introduits dans les matériaux silicatés poreux en fonction de système utilisé: les nanoparticules lipidiques solides (SLN) pour les matériaux sensible au pH et les tensioactifs magnétiques pour les matériaux sensible au champ magnétique. Premièrement, les matériaux à base de nanoparticules lipidiques solides (SLN) ont été utilisés pour la vectorisation d’un principe actif, la curcumine. La libération de la curcumine a été contrôlée en fonction de pH. Un revêtement sur la surface silice a été également employé pour mieux contrôler la libération de la curcumine. D’autre part, la sensibilité au champ magnétique a été introduite dans des silices mésoporeuses en utilisant des tensioactifs magnétiques. Leurs propriétés d’auto-assemblage (i.e. micelles, vésicules) ont été mise en évidence. Ainsi, la synthèse de matériaux silicatés poreux à caractère magnétique-sensible a été effectuées en utilisant ces tensioactifs. Enfin, les SLN magnétiques ont été préparés en combinant les SLN avec un tensioactif magnétique, qui ont été servi pour la synthèse de catalyseur à base de la silice méso-macroporeuse dopée en nanoparticules d’oxyde de fer / This work is to prepare stimuli-responsive porous silica materials based on solid lipid nanoparticles (SLN) and magnetic surfactants. To develop this study, several surfactants systems were used to synthesize silica materials with controlled porosity via protocols described in the literature or developed in the laboratory. Different stimuli-responsive characters were introduced in porous silica materials as a function of system used: solid lipid nanoparticles (SLN) for pH-sensitive and magnetic-sensitive surfactants for magnetic silica materials. First, the materials synthesized with solid lipid nanoparticles (SLN) were used for the delivery of an anti-carcinogenic drug, curcumin. A coating method on silica surface was also used to better control the release of curcumin. Secondly, the responsiveness to the magnetic field was introduced in silica materials using the magnetic surfactants. Their self-assembly properties (i.e. micelles, vesicles) were studied and their applications in the synthesis of magnetic porous silica materials were investigated. Finally, the magnetic solid lipid nanoparticles have been prepared by combining SLN with magnetic surfactants, which have been used for the synthesis of meso-macroporous silica catalyst encapsulating iron oxide nanoparticles.

In this work we study ultrafast laser-induced magnetization dynamics in samples of ferromagnetic semiconductor Ga1−xMnxAs with a nominal concentration of Mn within the range of x = 0,015-0,14. To get information about magnetization movement we use magneto-optic phenomena PKE and MLD in a time-resolved pump & probe experiment. Thorough analysis of the measured magneto-optical signal allows us to disentangle contributions due to angular movement of magnetization and due to demagnetization and to reconstruct 3D motion of magnetization vector without any numerical modeling. First we explain the basis of this experimental method and we demonstrate its utilization on the measured data. After that we study angular movement of magnetization vector and its dependence on the external magnetic field, excitation intensity and Mn concentration. The pump pulse helicity dependent and independent dynamics were treated separately. In the case of demagnetization we have been able to observe not only its intensity and Mn doping dependence but also the magnetic field dependence, which has not been reported so far in the literature.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-03T14:15:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ChavesOpticasCompactas.pdf: 14902318 bytes, checksum: 61976802fa05c3cb71a63848b89f2859 (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br), reason: on 2017-10-10T17:03:15Z (GMT) / Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-16T14:19:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ChavesOpticasCompactas.pdf: 14902318 bytes, checksum: 61976802fa05c3cb71a63848b89f2859 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-11-13T15:58:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ChavesOpticasCompactas.pdf: 14902318 bytes, checksum: 61976802fa05c3cb71a63848b89f2859 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-13T15:58:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ChavesOpticasCompactas.pdf: 14902318 bytes, checksum: 61976802fa05c3cb71a63848b89f2859 (MD5) Previous issue date: 2014-08-08 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / No presente trabalho, investigou-se três possibilidades de chaves ópticas (switches), baseadas em cristal fotônico, sendo duas destas construídas a partir de um material magnetoóptico, projetadas para operar na faixa de frequência óptica e a última por cilindros dielétricos, projetada para operar na faixa de frequência de terahertz, ambas constituídas de dois guias de onda acoplados a cavidade ressonante. As chaves ópticas constituídas de material magneto-óptico têm suas cavidades formadas por furos cilíndricos dispostos de forma a montar anéis concêntricos ao redor de um furo central, sendo a primeira com acoplados frontal dos guias de onda formado um ângulo de 180o entre si e alinhadas com a cavidade ressonante. A segunda, com acoplados lateral dos guias de onda a cavidade ressonante. São inseridos no material magneto-óptico bidimensional defeitos (furos formando uma rede triangular). A chave óptica, construída por cilindros dielétricos dispostos de forma a montar uma rede quadrada, tem sua cavidade constituída de um cilindro de Níquel-Zinco-Ferrite, e seus guias de onda formam um ângulo de 90o. Os dispositivos possuem dois estados, um estado onde há transmissão de sinal (estado on) e um estado onde ocorre o bloqueio do sinal (estado off ), sendo a transição entre os mesmos controlada a partir da variação de um campo magnético DC externo H0. O funcionamento dos dispositivos é baseado na orientação de um modo de dipolo, excitado na cavidade ressonante por um sinal eletromagnético, que entra por uma das portas do dispositivo. Para as duas chaves construídas de material magneto óptico, o estado on é obtido sem magnetização. Nesta situação, os nós do dipolo alinham-se de modo perpendicular ao eixo dos guias de onda, ocorrendo assim a transmissão de sinal, com baixas perdas de inserção, enquanto que no estado off com campo magnético externo diferente de zero, para o dispositivo com acoplamento frontal o modo dipolo sofre uma rotação por 90º e para o dispositivo com acoplamento lateral o modo dipolo apresenta uma rotação no sentido anti-horário interrompendo a transmissão do sinal, com alta isolação. Para a chave construída de cilindros dielétricos, o estado on é obtido com magnetização e o modo dipolo apresenta uma rotação no sentido horário transmitindo o sinal, enquanto que no estado off, sem campo magnético externo, o modo dipolo é estacionário, com os nós do modo dipolo alinhados com os guias de onda interrompendo a transmissão do sinal. / In the present work, investigated three possibilities of optical key (switch) based on Photonic Crystal, two of these being constructed from a magneto-optic material, designed to operate in the optical frequency range and the last cylinder of dielectric, designed to operate in the terahertz frequency range, both consist of two coupled waveguides resonant cavity. The optical keys consist of material magneto optical, has a cavity formed by cylindrical holes disposed so as to mount concentric rings around a central hole, and the first, with front of coupled waveguides formed a angles of 180o aligned with each other and the resonant cavity. The second side coupled to the waveguide resonant cavity. Are inserted into the magneto-optical material in two- dimensional photonic crystal defects (holes forming a triangular lattice). The optical key constructed by dielectric cylinders arranged in order to mount a square lattice, has a hollow cylinder composed of a nickel-zinc-ferrite, and their wave guides are at an angle of 90o. The devices has two states, a state where there is transmission signal (state on) and a state where the lock signal occurs (state off ), being the transition between them controlled from the variation of an external DC magnetic field H0. The operation of the device is based on the orientation of a dipole mode, excited resonant cavity for electromagnetic signal. In state on no magnetisation dipole nodes align perpendicular to the axis of the waveguides, occurring so the signal transmission, with low insertion losses, While in the State off non-zero external magnetic field the dipole mode is rotated by 90o for coupling the front and to the device with lateral coupling the dipole mode shows a rotation in counterclockwise interrupting signal transmission, with high isolation. For the key cylinder constructed of dielectric, the condition on magnetization is obtained, the dipole mode shows a clockwise rotation transmitting the signal, whereas in state off without external magnetic field, the dipole mode is stationary, with the nodes of the dipole mode aligned with the waveguides stopping the signal transmission.

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2015-04-24T13:03:56Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoSistemaVerificação.pdf: 7620139 bytes, checksum: 6cf1694753612290ddeead84a3422aba (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-05-04T11:46:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoSistemaVerificação.pdf: 7620139 bytes, checksum: 6cf1694753612290ddeead84a3422aba (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-04T11:46:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoSistemaVerificação.pdf: 7620139 bytes, checksum: 6cf1694753612290ddeead84a3422aba (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a aplicação em campo de um sistema para verificação metrológica de transformadores de corrente em alta tensão. O sistema foi desenvolvido utilizando como premissas básicas a portabilidade e a confiabilidade metrológica, de tal forma que pudesse ser facilmente transportado e instalado, sem interrupção do fornecimento de energia elétrica nem o uso de infraestrutura complexa de transporte e montagem. O sistema utiliza como padrão de referência um transdutor ótico, cujo sensor mede a corrente elétrica do primário do transformador de corrente a ser verificado através do efeito magneto-ótico de Faraday. Ele também é composto por outros instrumentos padrão que medem a corrente elétrica do secundário do transformador de corrente sob verificação, e realizam a comparação entre esta e o sinal da saída do transdutor ótico padrão. Foram realizados ensaios em laboratório e em campo. Os ensaios em campo foram realizados em duas subestações em Belém/PA, visando avaliar a correta operação do sistema em condições de alta tensão e alta corrente. Os ensaios foram realizados em seis transformadores de corrente conectados em 230 kV, em condições médias de carga, e obtiveram resultados satisfatórios. / This work presents the development and field application of an on site metrological verification system for high voltage current transformers. It was developed aiming at portability aspects besides the metrological requisites, in such a way it can be easily transported and assembled without the need of power interruption as well as the use of complex and expensive transport and assemble logistics. The system uses an optical transducer as reference standard, whose sensor measures the primary current of current transformer under verification based on Faraday effect It is also composed by additional standard instruments that measure the transformer secondary current under verification, and compares it to the optical transducer output. High voltage laboratory tests as well as on site tests were performed. On site tests were perfomed in two power substations in Brazil, in the city of Belém, in order to assure the correct operation under high voltages and high currents conditions. Six 230 kV rated current transformers were verified. The site tests involved six 230 kV current transformers, under medium load system conditions, and achieved satisfatory results.

Les dispositifs magnéto-optiques (MO) sont les éléments de base des isolateurs optiques, éléments essentiels pour les lasers et LIDAR. Ils sont également utilisés pour l'imagerie, le stockage ou les capteurs. Une structuration périodique du matériau magnétique est un moyen pour en améliorer les performances, et ainsi réduire la taille des composants intégrés ou améliorés la sensibilité des capteurs associés. Cependant, la mise en œuvre des matériaux magnéto-optiques habituels au sein des platefo1mes d'optique intégrée est rendue difficile par la forte température de cristallisation (- 7000C) qu'ils requièrent. En utilisant un processus sol-gel basse température, une matrice de silice peut être dopée par des nanoparticules magnétiques (C0Fe204) pour produire un matériau qui présente une excellente compatibilité avec les substrats photoniques. Dans ce travail, ce matériau composite a été utilisé pour imprégner un réseau grâce à un dépôt en une seule étape à une température inférieure à 100 °C. Il s'agit d'un réseau lD ShN4 sur verre. Des simulations numériques, basées sur les méthodes RCW A, et réalisées à 1,55 µm ont permis de déterminer les paramètres adéquats pour obtenir un réseau résonnant, simultanément pour les polarisations TE et TM, à incidence normale. Les simulations MO ont démontré que ce type de structure permet d'obtenir l'exaltation de tous les effets magnéto-optiques classiques (Kerr et Faraday). Le facteur de mérite théorique obtenu est comparable voir supérieur à ceux rapportés dans la littérature qui utilisent des matériaux MO classiques. Ces améliorations ont été confirmées par des réalisations et caractérisations expérimentales. Par exemple, une augmentation de la rotation de Faraday d'un facteur 3,5 a été obtenue par rapport à un film mince de référence. Le facteur de mérite correspondant était comparable voir supérieur à ceux présentés dans la littérature prouvant la grande efficacité de notre structure. Les résultats de ce travail sont la première démonstration d'une augmentation de tous les effets MO avec un seul dispositif / Magneto-optical (MO) devices are the basic elements of optical isolators essential for lasers an1 LIDAR, and are also employed for aircraft imaging, data storage or sensing. A periodic structuration of the core magnetic material is a way to enhance its MO behavior, and is thus useful to reduce the footprint of integrated devices or to improve the sensitivity of related sensors. However, the processing of efficient magnetic materials on photonic platforms is still challenging, because classical MO materials require an annealing temperature as high as 700°C. Using a sol-gel process, a silica matrix can be doped by magnetic nanoparticles (C0Fe204) to produce a MO material which possess a full compatibility with photonic substrates. In this work, this composite material was incorporated into an already structured template through a single step deposition at low temperature. The template was a 1-D SiJN4 grating on glass. Numerical simulations, based on RCW A methods, have been carried out to identify the suitable values of the grating period and the line-space ratio which produce a guided-mode resonance at 1.55 µm simultaneously for TE and TM polarizations, at normal incidence. MO simulations demonstrated that an enhancement of magneto-optical effects is obtained in transmission or reflection for every orientation of the applied magnetic field (Kerr or Faraday effects). The theoretical figure of merit for these structures were comparable or higher than those reported in literature which use classical MO materials. These enhancements were confirmed by experimental realizations and measurements. For instance, a Faraday rotation enhancement of 3.5 times was demonstrated compared to the reference thin-film. The c01Tesponding figure of merit was comparable or higher than those reported in literature proving the high efficiency of our structure. The results of this work are the 1st demonstration of an enhancement of every MO effect with a single device

Magneto-optical materials such as permalloy can be used to create artificial spin- ice (ASI) lattices with antiferromagnetic ordering. Magneto-optical materials used to create diffraction lattices are known to exhibit magnetic scattering at the half- order Bragg peak while in the ground state. The significant drawbacks of studying the magneto-optical generation of OAM using x-rays are cost, time, and access to proper equipment. In this work, it is shown that the possibility of studying OAM and magneto-optical materials in the spectrum of visible light at or around 2 eV is viable. Using spectroscopic ellipsometry it is possible to detect a change in the magnetization of thin permalloy films with thicknesses between 5 and 20 nm. Patterns consistent with OAM were found at 1.95 eV using a square lattice with a 4𝜋 radial phase shift in the antiferromagnetic ground state. Evidence of magnetic scattering at the half-order Bragg peak using 1.95 eV was also found.

Cette thèse porte sur les propriétés magnétiques et structurales de MnAs/GaAs(001) et sur la dynamique photo-induite du système hétéroépitaxial Fe/MnAs/GaAs(001). MnAs présente une séquence inhabituelle de transitions de phases magnéto-structurales. En volume, α-MnAs est hexagonal et ferromagnétique (FM). A 313 K, il transite (1er ordre) vers β-MnAs, perd son ordre FM et devient orthorhombique. A 400 K, il transite (2nd ordre) vers γ-MnAs, hexagonale et paramagnétique. En couche mince épitaxiée sur GaAs(001), α- et β-MnAs coexistent entre 283 et 313K sous la forme de bandes auto-organisées avec alternance des phases ce qui permet l’émergence d’un champ magnétique dipolaire de surface. Ce champ permet de manipuler via la température, et sans champ magnétique appliqué, l’aimantation de Fe, ou encore localement via une impulsion laser femtoseconde. Des mesures ont été réalisées sur ce système par effet Kerr magnéto-optique (MOKE) et par diffusion résonante des rayons X (XRMS). La XRMS donne accès à l’évolution en température des bandes et à l’aimantation de chacune des couches (aux seuils L3 de Fe et de Mn). Il est montré que les cycles de chaque couche peuvent être obtenus aussi bien par MOKE que par XRMS grâce à la linéarité de la réponse MOKE. La dynamique structurale photo-induite de MnAs/GaAs(001) a aussi été étudiée par diffraction des rayons X résolue en temps sur des temps allant de la picoseconde à la microseconde. Ces résultats mettent en évidence l’excitation de phonons cohérents, la génération d’une onde de déformation, la nucléation de la phase γ et enfin la formation transitoire de bandes auto-organisées pendant la phase de refroidissement. Ces résultats ont été corrélés aux résultats sur le renversement de l’aimantation du fer dans Fe/MnAs et un mécanisme est proposé. / The subject of this thesis is the study of the magnetic and structural properties of MnAs/GaAs(001) and of the photoinduced phase transition dynamics in MnAs/GaAs(001). MnAs exhibits a peculiar sequence of magneto-structural phase transitions. In the bulk, α-MnAs is hexagonal and ferromagnetic (FM). At 313K, it transits (1st order) towards β-MnAs becoming orthorhombic and FM order is lost. At 400K, it transits (2nd order) towards γ-MnAs becoming paramagnetic and hexagonal. When MnAs is grown epitaxially on GaAs(001), α and β phases coexist in the form of self-organized stripes with alternating phases, which permits the appearance of a dipolar magnetic field close to the surface. This field allows the manipulation of the Fe magnetization via the temperature, without applying magnetic field, or locally via a femtosecond laser pulse. Measurements were made using magneto-optical Kerr effect (MOKE) and X-ray resonant scattering (XRMS). The XRMS gives access to the evolution of the stripes with the temperature and to the magnetization of each layer (at the L3 edge of Fe and Mn). Hysteresis cycles of magnetic layers can be obtained by XRMS and also by MOKE thanks to the linearity of the response. The photo-induced structural dynamics of MnAs/GaAs(001) was also studied by time-resolved X-ray diffraction from the picosecond to the microsecond timescales. The results evidence the excitation of coherent phonons, the generation of a strain wave, the nucleation of the γ phase, and finally the transient formation of self-organized stripes during the cooling phase. These results provide insight into the Fe magnetization reversal process in Fe/MnAs/GaAs(001) and a mechanism is proposed.

Dans cette thèse, nous présentons une recherche expérimentale détaillée des lois caract érisant la taille et la densité atomique de grands pièges magnéto-optiques contenant typiquement 10^10 atomes. Il est bien connu que les interactions induites par laser, produites par la diffusion multiple, y constituent la limitation principale à l'obtention de densités atomiques élevées. Pour contourner cette limite, nous avons réalisé un piège magnéto-optique 'noir' combiné un piège dipolaire. Les forces de répulsion assistées par la lumière ont ainsi pu être considérablement réduites et une augmentation de près de deux ordres des grandeur sur le densité (jusqu'à 10^12 atm/cm^3) a été corrélativement observée. Nous avons proposé également un modèle qualitatif pour rendre compte de la densité atomique (et également pour la taille) o`u nous avons introduit les interactions mécaniques induites par les photons du laser repompeur quand son épaisseur optique devient importante. Ce travail fait partie d'un projet de recherche qui vise à terme à observer la localisation d'Anderson de la lumière dans des nuages d'atomes froids, mais pour laquelle des densités de l'ordre (10^13-10^14 atm/cm^3) sont requises. Pour des densités inférieures, des mécanismes de gain peuvent toutefois être mis à profit pour amplifier des modes pre-localisés. Nous avons, ainsi, mis en place une technique pompe-sonde pour la création d'un gain dans l'échantillon atomique. La configuration des pompes a autorisé l'observation du signal de mélange a quatre ondes. Une analyse détaillée de ses propriétés et de ses caractéristiques a été présentée. En particulier, une asymétrie rouge-bleu dans le spectre, pour des intensités élevées des faisceaux pompes, a été mise en évidence. Cette asymétrie a pu tre expliquée en tenant compte du regroupement des atomes dans les noeuds ou dans les ventres de l'onde stationnaire des faisceaux de pompe.

In der vorliegenden Arbeit wird die erstmalige Erzeugung eines<br />Bose-Einstein-Kondensates in einer Mikrochip-Falle beschrieben; dies ist eine Magnetfalle für Neutralatome, die mithilfe stromführender Leiterbahnen auf einem Chipsubstrat gebildet wird. Die Eigenschaften dieser Chipfallen, speziell die hohen<br />Magnetfeldgradienten und -krümmungen, haben es ermöglicht, die<br />Bose-Einstein-Kondensation in weniger als einer Sekunde Verdampfungskühlzeit zu erreichen, was rund eine Größenordnung schneller als in bisher verwendeten Magnetfallen ist<br />und ein Faktor drei schneller als auf dem bisher schnellsten Weg in einer optischen Dipolfalle. Damit verbunden sind die Ansprüche<br />an den experimentellen Aufbau, insbesondere das Vakuumsystem und<br />den Laseraufbau, deutlich gesunken.<br /><br />Weiterhin wird der zerstörungsfreie Transport des Bose-Einstein-Kondensats entlang der Chipoberfläche über makroskopische Distanzen demonstriert wie auch erstmalig die Aufspaltung eines Kondensates in zwei getrennte Kondensate mit rein magnetischen Mitteln.<br /><br />Diese Resultate, nämlich kohärente Materie in einem integrierten<br />atomoptischen System manipulieren zu können, lassen hoffen, daß in<br />naher Zukunft Anwendungen wie Atominterferometrie, Untersuchungen<br />zu niederdimensionalen Quantengasen und<br />Quanteninformationsverarbeitung 'on-chip' verwirklicht werden<br />können.

Cette thèse aborde la problématique de la durée de vie des électrons dans des puits quantiques unipolaires soumis à un fort champ magnétique selon l'axe de confinement. Plus particulièrement, le blocage de l'émission de phonons optiques longitudinaux en régime de confinement des électrons à 0-dimension est clairement démontré par la mise en évidence d'oscillations quantiques de la durée de vie. Cet effet est baptisé « résonance magnétophonon inter sous-bandes ». Le blocage de l'émission de phonons LO a été détecté sur la mesure de l'intensité de lasers à cascades quantiques GaAs/GaAlAs, émettant dans le moyen infra rouge autour de 10 µm, soumis à un champ balayé jusqu'à 60T. Le champ magnétique confine les électrons sur des orbites cyclotron, et transforme la dispersion quadratique de l'énergie des sous-bandes en niveaux de Landau discrets. Les oscillations de magnétophonons ont été également trouvées sur la magnétorésistance de la structure. La résonance magnétophonon inter sous-bande réalise une spectroscopie directe des modes de phonons pertinents pour la relaxation inter sous-bande. Entre autres, une contribution des modes de phonon LO de AlAs a été observée tandis que l'intervention attendue de modes confinés n'est pas apparue. La durée de vie inter sous-bandes en fonction du champ magnétique, obtenue par une méthode proposée, est comparée aux prévisions récentes d'un modèle de couplage fort électron-phonon (magnéto polarons). En conclusion, ces travaux ont dégagé des résultats et un nouvel outil performant de spectroscopie de phonons et de diagnostic des interactions électron-phonon dans un système à zéro dimension, analogue à un système de boites quantiques.