Le cristal de glace est un matériau particulièrement anisotrope dans le domaine viscoplastique, qui se déforme principalement par glissement des dislocations dans le plan de base. Cette très forte anisotropie viscoplastique engendre une importante hétérogénéité de déformation à l'origine d'hétérogénéités inter-granulaires. Pour mieux comprendre les mécanismes impliqués dans cette déformation, des expériences de fluage ont été réalisées sous diffraction X (topogaphie X et X durs refocalisés) ainsi qu'en chalbre froide, sur des monocristaux et des tricristaux de glace. La déformation a été suivie in-situ à l'aide d'un dispositif spécialement mis au point au LGGE. Une attention particulière a été portée sur l'évolution de la microstructure (évolution des dislocations individuelles, densités de dislocations, distorsions cristallographiques) notamment au niveau des joints de grains et du point triple.

La présence de charges libres a des conséquences considérables sur les propriétés diélectriques des matériaux. Pour mettre en évidence ces contributions, nous avons étudié l’influence de contraintes électriques et magnétiques sur des monocristaux de BaTiO3 dopé Fer et de KTiOPO4 (KTP). Dans BaTiO3, l’application d’un champ magnétique perturbe le mécanisme de pertes diélectriques résultant de mécanismes polaroniques. Dans le KTP c’est la localisation des ions K+ qui est perturbée par un champ électrique comme nous l’avons démontré en étudiant la séparation des raies de résonances piézoélectriques. Dans une deuxième partie, nous avons synthétisé et étudié la polarisation de phosphates de composition BaFeTi(PO4)3 and BiFe2(PO4)3. Cependant, l’ion Bi3+ n’est jamais positionné sur son site d’inversion, ce qui est prometteur. Enfin, nous avons étudié la spinelle Co3O4 par spectroscopie diélectrique et RPE et nous avons montré l’induction d’un état polaire sous l’effet d’un champ magnétique. / The mobility of free charges and its localization mechanism has considerable effect on the dielectric properties of the materials. Therefore single crystal of Fe doped BaTiO3 and KTiOPO4 (KTP) which have predominantly electronic and ionic conductivity respectively were studied under external stresses like electric and magnetic field. The application of external magnetic field affects the hopping of electrons which lead to tuning of polaron losses in BaTiO3 whereas in case of KTP localization of K+ ions give rise to splitting of piezoelectric resonance and it can be tuned by external electric field. In the second part new phosphates of formula BaFeTi(PO4)3 and BiFe2(PO4)3 were synthesized to look for polarization property. However Bi3+ ions are not localized on their inversion symmetry site which is promising. Finally spinel Co3O4 was investigated under dielectric and Electron Paramagnetic Resonance spectroscopy which reveal an induction of polar state under external magnetic field.

Le présent programme de recherche constitue une tentative d’expliquer les mécanismes de transformation contrôlant la transformation de la texture qui a lieu lors des opérations technologiques du recuit. Les expériences ont été conduites sur les échantillons monocristallins dont les orientations étaient dites « stables »: Goss{110}<001> et ‘brass’{110}<112>, déformées jusqu’à la plage des degrés importants de déformation lors de l’essai de compression encastrée modélisant le processus de laminage. Ensuite les échantillons ont été soumis au recuit à des températures situées dans le domaine de recristallisation primaire. L’analyse des transformations cristallographiques a été menée sur des métaux représentant un large spectre d’énergie du défaut d’empilement : petite - Cu-2% Al, moyenne - Cu et Ni grande - Al et Al-1%Mn. Lors du travail on a analysé les mécanismes de contrôle des phases initiales de recristallisation. L’analyse détaillée de la désorientation à travers le front de recristallisation a montré clairement que les orientations initiales des grains n’étaient pas dues au hasard. Les axes de désorientation dans la relation à travers le front de recristallisation se trouvaient près des normales aux plans {111}, mais ne se recouvraient que sporadiquement avec la direction <111>. La distribution de l’angle de rotation en relation à travers le front de recristallisation présentait les préférences à la formation de deux maxima : près des valeurs 30° et 45-55°. / The present research program is a renewed attempt at explaining the transformation mechanisms. The experimental investigations has focused on a model analysis of transformations which occur in single crystals, with stable orientations, i.e. Goss{110}<001> and brass{110}<112>, the deformation is carried out by channel-die compression to simulate the rolling process of thin sheets. Next, the samples were annealed at temperatures of primary recrystallization. The analysis of crystallographic transformations was conducted on metals from a wide spectrum of stacking fault energy: low – Cu-2%Al, average- Cu and Ni to high Al and Al-1%Mn. At work were analyzed the mechanisms controlling the initial stages of recrystallization. Detailed analysis of disorientation across the recrystallization front clearly showed that the initial grain orientations were not accidental. The axes of disorientation in the relationship across the front of recrystallization were near normal in {111} planes, but only sporadically covered with the <111> direction. The distribution of the recrystallization angle rotation in relation to the preferences presented through the formation of two maxima values near 30 ° and 45-55 °.

Nous avons étudié l'influence de la dissolution anodique sur le comportement en fluage à température ambiante du cuivre mono et polycristallin en solution tampon acide acétique - acétate de sodium. Les résultats montrent que l'accélération du fluage dans le cas du cuivre monocristallin orienté pour glissement multiple et dans le cas du cuivre polycristallin est essentiellement dûe à la perte de section causée par la dissolution anodique selon la loi de Faraday (effet mécanique). En outre, les résultats sur des monocristaux orientés pour glissement simple montrent que cet effet mécanique justifie l'effet d'accélération à hauteur de 50%. Les résultats d'une approche microscopique - microscopie à force atomique et microscopie électronique en transmission - mettent en lumière un mécanisme de multiplication des dislocations en surface.

Cette thèse porte sur l'étude de phosphates à charpentes mixtes dont les structures comportent des cavités ou des feuillets susceptibles d'accueillir des cations en insertion. Ces matériaux trouvent des applications dans de nombreux domaines, notamment en catalyse. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux systèmes A-M-P-O dans lesquels A = NH4, Rb, Cs, Ba ou Sr et M = Ga, In ou Al. Nous avons isolé dix neuf nouvelles phases, par synthèse hydrothermale à basse température et par synthèse à l'état solide à haute température, à l'air et en tube scellé. Les déterminations structurales ont été effectuées par diffraction des rayons X sur monocristaux, systématiquement combinées par des études en diffraction des RX sur poudre et par des analyses EDS, parfois complétée par des investigations en diffraction et microscopie électronique, en spectroscopie infrarouge et par des analyses thermogravimétriques. Nous avons également caractérisé l'activité d'une de ces phases en réduction sélective des oxydes d'azote, par spectrométrie de masse et spectroscopie IR in situ et operando. La détermination précise des structures cristallines des nouvelles phases découvertes, dont deux sont originales, nous a permis de confirmer la grande diversité structurale de cette famille de composés. De plus, l'analyse de leurs caractéristiques et leur comparaison avec celles des phosphates de même nature ont permis de mettre en évidence les relations existantes entre le mode de synthèse utilisé, la composition chimique étudiée et la structure obtenue. L'ensemble de ces résultats nous a conduit à élaborer une méthode simple pour classer ces structures en fonction de leur degré d'ouverture.

Parmi les matériaux piézoélectriques monocristallins, le quartz est le plus utilisé. Cependant ses performances intrinsèques atteignent leurs limites pour les applications émergentes. Des relations entre la distorsion structurale du matériau et ses propriétés physiques et piézoélectriques ont été établies. Il en ressort que la substitution du silicium par du germanium au sein du réseau cristallin est une voie prometteuse pour améliorer les propriétés du quartz, notamment le coefficient de couplage et la stabilité thermique de la phase de type quartz-α. Les cristaux Si1-xGexO2 obtenus par croissance en milieu hydrothermal sont caractérisés par microsonde électronique, spectroscopie Raman à haute température (jusqu'à 1100°C) et diffraction des rayons X. L'affinement des paramètres structuraux montrent que le germanium en se substituant au silicium engendre une distorsion de la structure cristalline. Cette distorsion augmente avec la fraction atomique en Ge et a pour effet de stabiliser la phase de type quartz-α tout en réduisant le désordre dynamique même à haute température.

La présence de charges libres a des conséquences considérables sur les propriétés diélectriques des matériaux. Pour mettre en évidence ces contributions, nous avons étudié l'influence de contraintes électriques et magnétiques sur des monocristaux de BaTiO3 dopé Fer et de KTiOPO4 (KTP). Dans BaTiO3, l'application d'un champ magnétique perturbe le mécanisme de pertes diélectriques résultant de mécanismes polaroniques. Dans le KTP c'est la localisation des ions K+ qui est perturbée par un champ électrique comme nous l'avons démontré en étudiant la séparation des raies de résonances piézoélectriques. Dans une deuxième partie, nous avons synthétisé et étudié la polarisation de phosphates de composition BaFeTi(PO4)3 and BiFe2(PO4)3. Cependant, l'ion Bi3+ n'est jamais positionné sur son site d'inversion, ce qui est prometteur. Enfin, nous avons étudié la spinelle Co3O4 par spectroscopie diélectrique et RPE et nous avons montré l'induction d'un état polaire sous l'effet d'un champ magnétique.

Le présent travail s'intéresse à l'électro-dépôt et à la caractérisation des nanofilms Pt/Pd(hkl) ainsi que leurs propriétés en relation avec le stockage d'hydrogène. Les effets de taille nanométrique, de l'épaisseur et de l'orientation cristallographique du substrat ont été étudiés.En comparant les films Pd/Pt(111) et Pd/Pt(100), des caractéristiques distinctes ont été observées aussi bien pour les courbes d'électro-dépôt que durant les caractérisations électrochimiques et par AFM ex situ. Les dépôts Pd/Pt(100) ont montré la présence d'un dépôt en sous tension jusqu'à deux couches atomiques, ce qui est assez inhabituel. Les films plus épais montrent la présence de pyramides à base carrée alignées sur l'orientation (100) du substrat. Au contraire, seule la première couche de Pd/Pt(111) se dépose en sous-tension et le dépôt présente un caractère pseudomorphe jusqu'à 10 couches complètes.L'absorption d'hydrogène dans les nanofilms de Pd/Pt(100) a été étudiée avec une méthode " classique " dans une solution d'acide sulfurique. Nous avons développé une nouvelle méthode recourant à une électrode tournante à ménisque suspendu pour mesurer l'insertion d'hydrogène dans les films les plus minces de Pd/Pt(111), où l'insertion d'hydrogène et le dégagement de H2(g) ne sont pas bien séparés.Les isothermes d'insertion d'hydrogène présentent des points communs entre les deux systèmes, comme la réduction du taux maximal d'insertion (H/Pd)max comparé au Pd massif, valeur qui décroît avec la réduction d'épaisseur. La largeur de la région biphasique décroît aussi avec la réduction d'épaisseur de film et présent une pente. Cette pente a été attribuée à la présence de sites d'insertion non-équivalents résultant des contraintes induites par le substrat. Cependant, pour Pd/Pt(100), la pente est moins prononcée et la valeur de (H/Pd)max décroît plus rapidement avec l'épaisseur. Sa valeur pour Pd5ML/Pt(100) est à peine supérieure au taux d'insertion αmax du Pd massif.

Des cristaux de Ga1-xFexPO4 ont été obtenus par voie hydrothermale avec xmax=0.23. La synthèse hydrothermale in-situ par spectroscopie d'absorption des rayons X a permis de mettre en évidence le rôle essentiel des cations Ga3+ lors de la nucléation et la cristallisation de la phase mixte Ga1-xFexPO4 de structure quartz-α. La solution solide a été particulièrement étudiée par spectroscopie Raman et des calculs théoriques par DFT ont permis d'identifier clairement les modes de vibration dont la fréquence dépend de la composition chimique du matériau (modes couplés). Dans la même famille des matériaux de type MIIIXVO4, la cristallogénèse de monocristaux de GaAsO4 de grande taille (plusieurs cm3) a été réalisée par croissance hydrothermale basse pression (P < 2MPa). A partir de ces cristaux des mesures piézoélectriques sur résonateur ont permis de confirmer que GaAsO4, possède le coefficient de couplage électromécanique le plus élevé de la famille (20%) ce qui représente 2.5 fois les propriétés du quartz. Par ailleurs GaAsO4 possède des propriétés intéressantes dans le domaine de l'optique non-linéaire. Les mesures ont permis d'obtenir un coefficient de couplage électro-optique d11= 2.98pm/V (3.29pm/V par calcul DFT) ce qui place GaAsO4 parmi les matériaux les plus performants dans ce domaine. Compte tenu de sa haute stabilité thermique, GaAsO4 constitue un matériau bi-fonctionnel très prometteur pour des applications high-tech. / Ga1-xFexPO4 single crystals were grown by hydrothermal methods. In-situ absorption X-ray spectroscopy was used to show the essential role of solvated Ga3+ ions during the nucleation and the crystallization of the alpha-quartz type structure. Solid solutions have been investigated by Raman spectroscopy coupled with theoretical DFT calculations. The dependence of vibrational mode frequencies on the chemical composition was studied thereby allowing a linear dependence of PO4 modes frequencies with the iron content (xFe) to be identified. In the second part, crystal growth of large single crystals (several cm3) of GaAsO4 was performed. The piezoelectric coupling coefficient of 20% was measured, which is 2.5 times that of alpha-quartz. Non-linear optical properties were also measured: the electro-optical coupling coefficient d11 is 2.98pm/V (3.29pm/V with DFT calculations). Due to the high thermal stability, GaAsO4 is a very promising bifunctional material for high technology applications.

Les polymères de coordination décrits dans cette thèse ont été préparés en accord avec les concepts de la chimie verte par réactions dans l’eau entre les sels de sodium des ligands et les ions lanthanides compris entre La et Lu (sauf Pm) plus Y. Deux types d’échantillons ont été préparés : des monocristaux et des poudres microcristallines. Les structures cristallines ont été résolues sur la base des monocristaux et les poudres microcristallines ont été utilisées pour étudier les propriétés physicochimiques des composés : stabilité thermique, propriétés de luminescence et de magnétisme. Dans nos travaux, quatre systèmes de polymères de coordination ont été étudiés. Ils ont été obtenus à partir de quatre acides : acide chelidonique (H2cda), acide 5-hydroxy-isophthalique (H2hip), acide 5-nitroisophthalique (H2nip) et acide 4-carboxyphenylboronique (Hcpb). Dix nouveaux monocristaux ont été obtenus par diffusions lentes en tubes en U à travers des gels physique (Agar) ou chimiques (TMOS ou TEOS), par diffusion lente en tubes en H à travers de l’eau distillée ou par évaporation lente du filtrat obtenu après la synthèse des poudres microcristallines. Les poudres microcristallines ont été classées sur la base de leurs diagrammes de diffraction des rayons-X. Leurs propriétés de luminescence ou de magnétisme ont été étudiées à l’état solide. Les transferts d’énergie intermétalliques ont été discutés, en particulier pour les ligands H2hip et Hcpb. Les composés hétéro-nucléaires (Gd / Tb et Eu / Tb) ont été préparés pour moduler les propriétés luminescentes de ces composés en variant les proportions relatives en ions lanthanides. Les polymères de coordination à base de terres rares synthétisés et étudiés dans ce manuscrit fournissent des informations intéressantes pour la conception future de matériaux multifonctionnels. / According to the concepts of Green Chemistry, the coordination polymers based on lanthanide ions were prepared by reactions in water between the sodium salts of ligands and lanthanide ions comprised between La and Lu (except Pm) plus Y. Two kinds of samples were prepared : single crystals and microcrystalline powders. The former ones are used to determine the single crystal structure, and the later ones are used to measure the physical-chemical properties : thermal stability, luminescence and magnetism properties. In our work, four ligands were explored: chelidonic acid (H2cda), 5-hydroxy-isophthalic acid (H2hip), 5-nitroisophthalic acid (H2nip) and 4-carboxyphenylboronic acid (Hcpb). As a result, 10 new single crystals were obtained by slow diffusion in U-shape tubes through physical gel (agar) or chemical gels (TMOS or TEOS), by slow diffusion in H-shape tubes through distilled water or by evaporation of the filtrate obtained after the synthesis of the microcrystalline powders. Microcrystalline powders were classified on the basis of their X-ray powder diffraction patterns. Their luminescent properties and magnetic properties were studied in the solid state. Intermetallic energy transfers were also discussed. Especially, for ligands H2hip and H2cpb. Hetero-nuclear compounds (Gd/Tb and Eu/Tb) were also prepared to tune luminescent properties by changing the relative ratios of the lanthanide ions. Lanthanide coordination polymers described in this thesis provide information that could be useful as far as multifunctional materials are targeted.