La sismicité associée à l'activité d'un volcan intraplaque tel que le Piton de la Fournaise se développe, a priori, sans aucun contrôle tectonique régional. La com- plexité des structures internes et le fonctionnement des structures de stockage et de transfert magmatique déclenchent une sismicité partiellement récurrente. Cette récurrence de la sismicité s'observe grâce aux formes d'ondes des séismes, quasiment identiques, et témoigne de la réactivation d'une même source. Notre étude exploite la partie récurrente de la sismicité volcano-tectonique du Piton de la Fournaise entre 2000 et 2008, dans le but d'identifier les sources et de déterminer la structure interne du volcan et son fonctionnement. En utilisant les données du réseau sismologique de l'Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise, nous avons regroupé par familles les séismes ayant les mêmes formes d'ondes. Puis, nous avons mesuré des différences de temps de trajet entre les séismes d'une même famille. Ces derniers sont relocalisés par la méthode de double différence et leur mécanisme au foyer est déter- miné synthétiquement en conservant l'hypothèse de l'activité d'une même source. Les déterminations et les relocalisations sont utilisées pour extraire les orientations du plan de faille et du glissement cosismique de chaque famille. Nous avons ainsi pu cartographier les zones sismogènes et observer leur comportement lors des périodes de préparation des éruptions. Ces observations ont permis de construire un modèle descriptif des phénomènes intrusifs sismogènes associés aux éruptions distales du Pi- ton de la Fournaise. Le champ de contraintes induit par chaque objet de ce modèle a été modélisé numériquement en utilisant la méthode des éléments finis pour vérifier la validité du modèle descriptif. Notre étude est limitée par la non-exhaustivité des jeux de données utilisés. Notre méthode d'analyse de la sismicité a donc été com- binée à une méthode de détection et d'estimation précise des temps d'arrivée des ondes P et S, ce qui a permis d'appliquer les apports de cette thèse à la surveillance en temps réel des volcans.

With the development of new generation synchrotron facilities, the performances of various X-ray spectroscopies have become more advanced. In order to interpret the X-ray spectrum experiments of various novel materials related to transition metal and rare earth elements, new advanced theoretical methods are required. The present thesis incorporates four modus operandi based on the classic multiplet theory to study the core level X-ray spectroscopy of transition metal and rare earth element. The four approaches consist of new methods developed from classic multiplet approach to high level first-principles method assisted multiplet calculation. Some methods are selected from previous researches and some are invented by original researches. These methods are integrated together to form a complete set of multiplet computational methods. This set of multiplet computational methods can perform calculations on various X-ray spectroscopies such as XAS, XPS, XES and RIXS related to the core-level electron. These wide range of spectroscopic methods coupled to different multiplet theory approaches serve as efficient tools to understand the electronic structure of metal sites and their unique contribution to the physical/chemical properties of the materials. The thesis creatively improves the classic multiplet theory on several aspects: (1) the relation between crystal field parameters and local structure factors; (2) the difficulty of processing point group symmetry branching chain in low symmetric structure; (3) the first-principles calculation of semi-empirical parameters. Four modus operandi are presented in this thesis: the first is the classic multiplet theory consisting of the multiplet effect, crystal field effect and charge transfer effect via several semi-empirical parameters as description for these effects. The second level multiplet theoretical approach analyze the crystal field potential matrix in various symmetries according to the point group symmetry branching rules. Then the crystal field effect parameters used in classic multiplet theory are linked analytically to the specific structural factors such as bond length and angles. This approach is a good tool to study the structural distortion from higher to lower order symmetry with analysis of X-ray spectral feature changes in experiment. The third modus operandi adopts large cluster model consisting of point charges at equivalent atoms position to simulate the crystal field effect on the center metal site. This approach handles low order symmetric crystal field with long range effect in multiplet calculation in an easier way than the classic multiplet theory. The fourth modus operandi initially studies the system of interest in first-principles calculation for the electronic wavefunctions. Then the electronic wavefunctions are used to derive the maximally localized Wannier functions at metal/ligand sites. The analysis of these Wannier functions provide a lot of semi-empirical parameters required in the classic multiplet calculation approach in a first-principles way. This modus operandi has substantially resolved the problem of finding the best set of semi-empirical parameters to fit the calculated X-ray spectrum with experimental data. In order to study the core electrons of the light elements (such as C/N/O) around center metal ions, a theoretical calculation method used to study the core electrons' vibrationally-resolved X-ray spectroscopy is also introduced as a complementary research and applied to C1s core ionized XPS calculation as an example. / Med utvecklingen av nya generationens synkrotronanläggningar har prestandan för olika röntgenspektroskopier blivit mer avancerad. För att tolka röntgenspektrumexperiment av olika nya material relaterade till övergångsmetaller och sällsynta jordartsmetaller krävs nya avancerade teoretiska metoder. Denna avhandling inkorporerar fyra metoder baserade på den klassiska multiplettläran för att studera röntgenspektroskopi på kärnenerginivån för övergångsmetaller och sällsynta jordartsmetaller. De fyra metoderna består av nya metoder som utvecklats från den klassiska multiplettläran till multiplettberäkning med hjälp av högnivå-först-principer-metoder. Vissa metoder har valts från tidigare forskning och några har uppfunnits genom originalforskning. Dessa metoder integreras för att bilda en komplett uppsättning av multiplettberäkningsmetoder. Denna uppsättning av multiplettberäkningsmetoder kan utföra beräkningar av olika röntgenspektroskopier som XAS, XPS, XES och RIXS relaterade till elektroner på kärnenerginivån. Denna breda spektrum av spektroskopiska metoder som kopplas till olika multipletteteoretiska tillvägagångssätt fungerar som effektiva verktyg för att förstå den elektroniska strukturen hos metalliska platser och deras unika bidrag till materialets fysikaliska/kemiska egenskaper. Avhandlingen förbättrar på ett kreativt sätt den klassiska multiplettläran på flera områden: (1) förhållandet mellan kristallfältparametrar och lokala strukturfaktorer, (2) svårigheten med att hantera förgreningskedjor i punktgruppsymmetri för strukturer med låg symmetri, (3) först-principer-beräkning av semi-empiriska parametrar. Fyra metoder presenteras i denna avhandling: den första är den klassiska multiplettläran som omfattar multiplett-effekten, kristallfältseffekten och laddningsöverföringseffekten genom flera semi-empiriska parametrar som beskriver dessa effekter. Den andra multiplett-teoretiska tillvägagångssättet analyserar kristallfältspotensialmatrisen i olika symmetrier enligt reglerna för punktgruppsymmetri. Därefter kopplas de kristallfältseffektparametrar som används i den klassiska multiplettläran analytiskt till specifika strukturella faktorer som bindningslängd och vinklar. Detta tillvägagångssätt är ett bra verktyg för att studera strukturell distorsion från högre till lägre ordningssymmetri med analys av förändringar i röntgenspektrala funktionsändringar i experiment. Det tredje tillvägagångssättet använder en stor klustermetod som består av punktladdningar på ekvivalenta atompositioner för att simulera kristallfältsinverkan på metallcentralen. Detta tillvägagångssätt hanterar kristallfält med låg symmetri och lång räckvidd i multiplettberäkningar på ett enklare sätt än den klassiska multiplettläran. Det fjärde tillvägagångssättet studerar initialt det intressanta systemet med först-principer-beräkningar av elektronvågfunktioner. Därefter används dessa elektronvågfunktioner för att härleda maximalt lokaliserade Wannier-funktioner vid metall-/ligandpositioner. Analysen av dessa Wannier-funktioner ger många av de semi-empiriska parametrar som krävs i den klassiska multiplettberäkningsmetoden på ett först-principer-sätt. Detta tillvägagångssätt har i stor utsträckning löst problemet med att hitta den bästa uppsättningen semi-empiriska parametrar för att anpassa de beräknade röntgenspektrumen med experimentella data. För att studera de lättas elektroner (som C/N/O) runt centrala metalljoner introduceras även en teoretisk beräkningsmetod för att studera röntgenspektrum med vibrationell upplösning för kärnelektroner som ett kompletterande forskningsområde och tillämpas på beräkningar av C1s-kärnenerginivåns XPS som ett exempel. / <p>QC 2023-05-23</p>

Diese Dissertation befasst sich mit der Modellierung von Spin- und Oxidationszuständen stark korrelierter Übergangsmetallkomplexe der ersten Reihe. Verschiedene ab initio-Methoden zur Modellierung der Elektronenkorrelation wurden verwendet, basierend auf einer oder mehreren Referenzwellenfunktionen, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf den spektroskopischen Eigenschaften von offenschaligen Molekülenliegt. Die Arbeit untersucht die Stärken und Grenzen theoretischer Parameter und Effekte, wie der Elektronenkorrelation, Multiplett-Effekte sowie Größe und Natur des aktiven Raumes. Darüber hinaus setzt sich die Studie mit entscheidenden physikalischen und chemischen Konzepten wie Kovalenz, thermodynamische Stabilität, Ligandenfeldeffekte, magnetische Austauschwechselwirkungen und der Bestimmung von Spin- und Oxidationszuständen molekularer Systeme. / This dissertation delves into the challenges and successes encountered while modeling spin and oxidation states of strongly correlated first-row transition metal complexes using various single- and multireference quantum chemical methods with a focus on X-ray spectroscopy. It thoroughly examines the strengths and limitations of theoretical approaches, addressing electron correlation, multiplet effects, active space size and nature, dynamic electron correlation corrections, truncated configuration interaction (CI) techniques, and Density Functional Theory (DFT). Furthermore, the study explores pivotal physical and chemical factors such as covalency, stability, ligand-field effects, magnetic exchange interactions, and the determination of spin and oxidation states within molecular systems.

Der Cr2O3 ist einer der wichtigsten Katalysatoren im Chlor/Fluor (Cl/F) Austauschreaktionen für die Produktion von chlorofluorocarbon (CFC) Alternativen. Es wird als ein ausgezeichneter heterogener Katalysator für Fluorierung Reaktionen gegründet. Die Dismutierung von CCl2F2 wurde verwendet, um die Wirkung von Halogenierung von Chrom(III) Oxyd auf Cl/F-Austauschreaktionen zu untersuchen und um den Unterschied zwischen den inaktiven und aktiven Katalysatoren herauszufinden. Die heterogenen Reaktionen wurden in einem tubular-flow Ni Reaktor und auch unter simulierten Reaktionsbedingungen in einem Reaktor durchgeführt, wo nach der Reaktion die Photoelektronspektroskopie (XPS) und die Auger-Elektronspektroskopie (XAES) Analysen konnte direkt ohne Luftkontakt, unter so genannt "in - situ" Bedingungen gefolgt werden. Es wurde gezeigt, dass die Probleme der Behandlung von Cr (III) 2p Photoelektronenspektren so gelöst werden können, dass ihnen relevante Daten für die chemische Charakterisierung von Oberflächen entnommen werden können. Hochaufgelöste Photoelektronspektroskopie von Cr2O3 Pulverproben zeigte deutlich die Existenz von spektralen Strukturen, die mit Multiplet-Aufspaltungen im jeweiligen Cr 2p Spektrum verbunden sind. Das Spektrum kann durch eine Peakfit-Analyse vertieft interpretiert werden in dem die Anfangswerte für die Peakparameter der Multiplet-Strukturen den jeweiligen Cr L2,3 XANES Spektren entnommen werden. Vom theoretischen Gesichtspunkt sollte dasselbe Verfahren auch eine Analyse der Cr 2p Photoelektronenspektren von alpha-CrF3, CrCl3 und anderen Chrom (III) Verbindungen ermöglichen. Die Unterschiede, die im Experiment für die Cr2O3, alpha-CrF3 und CrCl Photoelektronenspektren beobachtet werden, deuten auf die Tatsache, dass, obwohl in all diesen Fällen dieselben Multiplet-Aufspaltungen für Cr3+ erwartet werden, individuelle Einflüsse der Symmetrie und Ligandenfelder die Endgestalt des jeweiligen Cr 2p Photoelektronenspektrums definieren. Eine Analyse von Cr 3s Spektren kann zusätzlich wertvolle Finger-print Informationen zu chemischen Zuständen von Chrom in Cr (III) Verbindungen erbringen. Sowohl ex-situ als auch ´´in-situ´´ ESCA zeigen, dass sobald CCl2F2 zu Cr2O3 an 390 °C geführt wird, Fluorierung sowie Chlorierung an der Katalysator-Oberfläche findet statt. Wenn die XPS Oberflächenzusammensetzung etwa 4 Atom - % Fluorierung und 6 Atom - %-Chlorierung erreicht, wird die maximale katalytische Aktivität erhalten. Die längeren Reaktionszeiten ändern bedeutsam die erhaltene Oberflächenzusammensetzung von aktiviertem Chrom(III) Oxyd nicht. Der Fluorierung und Chlorierung von Chrom(III) Oxyd wurden weiter durch verschiedenen HF und HCl Behandlungen ebenso untersucht. Die aktivierten Chrom(III) Oxyd Proben und Referenzproben mit der weithin bekannten chemischen Struktur wurden auch durch Kantennahe Röntegenabsorptionsuntersuchungen (XANES), Flugzeit-statischesekundärionenmassenspektroskopie (TOF-SSIMS), Rasterelektronenmikroskopie (SEM), Fluor-Festkörper-NMR, Pyridin-FTIR, Nasschemie (F und Cl) Analyse, Pulver Röntgensbeugung (XRD) und Oberflächen (BET) Analyse untersucht. Die Ergebnisse der Referenzproben Cr2O3, Cr (OH) 3, CrF2 (OH), CrF3.3H2O, Alpha-CrF3, Beta-CrF3 und CrCl3 und aktivierte Cr2O3 Proben wurden verglichen. Die angewandten Charakterisierungsmethoden schlagen vor, dass die Bildung der Chrom-Oxydchlorid-Fluorid-Arten, bzw. Chrom-Oxyd Halogenide, an der Oberfläche ist genügend die katalytische Aktivität zu versorgen. Die Anwesenheit jedes CrF3 und/oder CrCl3 Phasen auf den aktivierten Chrom(III) Oxyd Proben wurde nicht entdeckt. / The Cr2O3 is one of the most important catalysts in the chlorine/fluorine (Cl/F) exchange reactions for the production of chlorofluorocarbon (CFC) alternatives. It is established as an excellent heterogeneous catalyst for fluorination reactions. The dismutation of CCl2F2 was used to probe the effect of halogenation of chromia on Cl/F exchange reactions in order to find out the difference between the inactive and active catalysts. The heterogeneous reactions were performed in a continuous flow Ni reactor and also under simulated reaction conditions in a reactor where after the reaction the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and the X-ray excited Auger electron spectroscopy (XAES) analyses could be followed directly without air contact, under so called ´´in-situ´´ conditions. In order to be able to apply the Cr(III) 2p XPS analysis in the proper manner the spectroscopic features of the chromium(III) compounds of O, F and Cl were re-investigated. Latest generation of XPS spectrometers, which are able to analyze non-conductive powders with ultimate energy resolution, were used to reveal multiplet splitting features and satellite emission in the Cr 2p spectra. The energy positions of the multiplets were determined by total electron yield (TEY)- X-ray absorption near edge structure (XANES) spectroscopy. Using both high resolution XPS and XANES spectra a peak-fit analysis, which is also applicable for normally resolved Cr 2p XPS spectrum, was proposed. In order to overcome the known background problem by drawing the background in the broad Cr 2p window including the high binding energy satellite, a modified Shirley background, which is a combination of a linear and Shirley function, was used. Moreover, the spectroscopic features of the Cr(III) 3s XPS spectrum, which is relatively simpler than the Cr 2p one, were also surveyed. An alternative chemical analysis was proposed by using chemical state plots for Cr 3s. Both ex- and in-situ ESCA show that as soon as Cr2O3 is conducted to CCl2F2 at 390 °C fluorination as well as chlorination takes place at the catalyst surface. When the XPS surface composition reaches approximately 4 atom-% fluorination and 6 atom-% chlorination, maximum catalytic activity is obtained. Applying longer reaction times do not change significantly the obtained surface composition of the activated chromia. The fluorination and chlorination of chromia was further investigated by various HF and HCl treatments as well. The activated chromia samples and reference samples with well known chemical structure were also characterized by XANES, time of flight - static secondary ion mass spectroscopy (TOF-SSIMS), scanning electron microscopy (SEM), fluorine solid state NMR, pyridine-FTIR, wet chemical (F and Cl) analysis, X-ray powder diffraction (XRD) and surface area (BET) analysis. The results for the references Cr2O3, Cr(OH)3, CrF2(OH), CrF3.3H2O, alpha-CrF3, beta-CrF3 and CrCl3 and activated Cr2O3 samples were compared. The applied characterization methods suggest that the formation of chromium oxide chloride fluoride species, e.g. chromium oxide halides, at the surface is sufficient to provide catalytic activity. The presence of any CrF3 and/or CrCl3 phases on the activated chromia samples was not detected.

Les travaux de recherche concernent l'étude des propriétés magnétiques des nanoparticules de coordination et de complexes à transition de spin assemblés en monocouches sur différents substrats métalliques par spectroscopie d’absorption des rayons X (XAS) aux seuils L₂,₃ des atomes métalliques. Nous utilisons le dichroïsme magnétique circulaire des rayons X (XMCD) et le dichroïsme naturel linéaire des rayons X (XNLD). La simulation des données expérimentales est réalisée par la méthode des multiplets en champ de ligands (LFM). Cette thèse est divisée en deux parties.La première partie vise à étudier l'anisotropie magnétique des nanoparticules magnétiques de coordination assemblées en une monocouche sur du graphite pyrolytique hautement orienté. Les mesures XAS, XNLD et XMCD révèlent la présence d'une anisotropie électronique et magnétique par l'ouverture d'une boucle d'hystérèse magnétique à basse température. En combinant les données expérimentales avec les calculs LFM, nous proposons un modèle structural de la surface des particules qui permet de rendre compte de l'anisotropie électronique et magnétique due à l'interface nanoparticules/vide.Dans la deuxième partie, on étudie la transition de spin thermique et photo-induite de complexes de Fe(II) assemblés en sous-monocouches sur des substrats métalliques. Les calculs LFM et les données expérimentales permettent de démêler les différents effets que les paramètres externes (température, rayons X, lumière bleue et rouge) induisent sur la nature et l'ampleur de la transition de spin. Une transition "anormale" de l’état haut spin vers bas spin, induite par la lumière bleue est découverte et analysée comme étant due à une interaction à l'interface entre les molécules et les substrats métalliques, cette interaction apportant l’énergie nécessaire à cette transition. / This thesis is focused on the investigation of the magnetic properties of magnetic nanoparticles and spin crossover complexes assembled as monolayers on different metallic substrates by X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) at the L₂,₃ edges of the metal atoms. We use X-ray Magnetic Circular Dichroism (XMCD) and X-ray Natural Linear Dichroism (XNLD) to do so. The simulation of the experimental data is carried out by Ligand Field Multiplet (LFM) calculations. This thesis is divided into two parts.The first part aims at studying the magnetic anisotropy of Prussian blue analog magnetic coordination nanoparticles that were assembled as a single layer on Highly Oriented Pyrolytic Graphite. XAS, XNLD and XMCD measurements disclose the presence of electronic and magnetic anisotropy by the opening of a magnetic hysteresis loop at low temperature. Combining experimental data with LFM calculations, we propose a structural model of the surface of the particles that allows accounting for electronic and magnetic anisotropy and that is proposed to be due to the single layer/vacuum interface.In the second part, thermal and light-induced spin crossover behavior of Fe(II) containing molecules have been assembled as a sub-monolayer on metallic substrates. Complementary LFM calculations and experimental XAS data allow unravelling the nature and the magnitude of the spin crossover as a function of the external stimuli (temperature, X-rays, blue and red light). An anomalous blue light effect allowing a crossover at low temperature from the high to low spin states is discovered and analyzed as being due to the interface between the molecules and the metallic substrates.

Supersymmetrische Feldtheorien können durch eine nicht-lineare und nicht-lokale Transformation der bosonischen Felder charakterisiert werden, der Nicolai-Abbildung. Sie bildet das wechselwirkende Funktionalmaß so auf das Maß der zugehörigen freien Theorie ab, dass die Jacobi-Determinante gleich dem Produkt der fermionischen Determinanten ist. Wir untersuchen die Nicolai-Abbildungen des 2-dimenionalen Wess-Zumino Modells und der N=1 sowie N=4 super Yang-Mills Theorien. Wir geben einen konstruktiven Beweis für die Existenz der Nicolai-Abbildung in diesen Theorien. Der Beweis beinhaltet die Herleitung des infinitesimalen Generators der inversen Abbildung, dem R-Operator. Wir benutzen diesen Operator, um die Nicolai-Abbildung im 2-dimensionalen Wess-Zumino Modell bis zur fünften Ordnung in der Kopplung zu berechnen. In der N=1 super Yang-Mills Theorie führen wir die Begriffe der on- bzw. off-shell Nicolai-Abbildungen ein. Die on-shell Abbildung existiert in d=3,4,6 und 10 Dimensionen aber nur für die Landau Eichung. Wir bestimmen sie bis zur vierten Ordnung. Die off-shell Abbildung existiert nur in d=4 Dimensionen aber für allgemeine Eichungen. Wir berechnen sie in der axialen Eichung bis zur zweiten Ordnung. Für die N=4 super Yang-Mills Theorie geben wir den R-Operator an und zeigen, dass man die N=4 Nicolai-Abbildung durch dimensionale Reduktion aus der N=1 Abbildung erhält. Inverse Nicolai-Abbildungen bilden Quantenkorrelationsfunktionen bosonischer Observablen auf freie Korrelationsfunktionen ab. Daher gestatten sie eine Quantisierung supersymmetrischer Theorien ohne die Verwendung von Fermionen oder Geistern. Wir benutzten diese Eigenschaft, um den Vakuum-Erwartungswert der Maldacena-Wilson Geraden bis zur sechsten Ordnung zu berechnen. Im zweiten Teil dieser Arbeit bestimmen wir die explizite Form aller Felder im 1/2-BPS Energie-Impuls-Tensor Multiplet in N=4 super Yang-Mills. Dieses Multiplet enthält den R-Symmetrie Fluss und den Energie-Impuls-Tensor. / Supersymmetric field theories can be characterized by the existence of a non-linear and non-local transformation of the bosonic fields, the Nicolai map. It maps the interacting functional measure to that of a free theory such that the Jacobian determinant of the transformation equals the product of the fermionic determinants. In this thesis, we study the Nicolai maps of the 2-dimensional Wess-Zumino model, N=1 super Yang-Mills and N=4 super Yang-Mills. We give a constructive proof for the existence of the Nicolai map in these theories. The proof includes the derivation of the infinitesimal generator of the inverse Nicolai map, called the R-operator. We use this operator to compute the Nicolai map of the 2-dimensional Wess-Zumino model up to the fifth order in the coupling. In N=1 super Yang-Mills, we introduce the notion of on- and off-shell Nicolai maps. The on-shell Nicolai map of N=1 super Yang-Mills exists in d=3,4,6 and 10 dimensions but is constrained to the Landau gauge. We compute this map up to the fourth order. The off-shell Nicolai map exists only in d=4 dimensions but for general gauges. We compute it in the axial gauge up to the second order. In N=4 super Yang-Mills, we give the R-operator and show that the Nicolai map can be obtained from the Nicolai map of 10-dimensional N=1 super Yang-Mills by dimensional reduction. Inverse Nicolai maps map quantum correlation functions of bosonic observables to free correlation functions. Hence, Nicolai maps allow for a fermion (and ghost) free quantization of supersymmetric (gauge) theories. We apply this property to compute the vacuum expectation value of the infinite straight line Maldacena-Wilson loop in N=4 super Yang-Mills to the sixth order. Thus extending the previous perturbative result by one order. In the second part of this thesis, we derive the explicit field content of the 1/2-BPS stress tensor multiplet in N=4 super Yang-Mills, which contains the R-symmetry current and the energy-momentum tensor.

Dans cette thèse, nous avons développé une approche microscopique de la description des effets de la brisure de symétrie d’isospin dans les noyaux de la couche sd. Le travail est effectué dans le cadre du modèle en couches.Nous avons ajouté à un Hamiltonien nucléaire traditionnel, qui conserve l’isospin, l’interaction de Coulomb et le potentiel de type Yukawa d'échange de mésons pour modéliser les forces nucléaires dépendantes de la charge. La base de données sur les coefficients expérimentaux de l'équation des multiplets de masse isobariques (IMME) a été mise au point dans le cadre de cette thèse et a été utilisée pour ajuster les paramètres de l’hamiltonien. L'hamiltonien ainsi construit fournit une description théorique très précise du mélange d’isospin dans les états nucléaires. Nous montrons la pertinence de cette approche dans deux applications importantes : (i) le calcul des amplitudes d'émission de proton interdites par isospin, essentiels dans le cadre d’astrophysique nucléaire et (ii) le calcul de corrections (dues au mélange d'isospin) aux transitions bêta superpermises du type Fermi, cruciales pour les tests des symétries fondamentales du Modèle Standard de l’interaction électrofaible. / In the thesis, we develop a microscopic approach to describe theisospin-symmetry breaking effects in sd-shell nuclei.The work is performed within the nuclear shell model.A realistic isospin-conserving Hamiltonian is supplementedby a charge-dependent part consisting of the Coulomb interaction andYukawa-type meson exchange potentials to model charge-dependent forces ofnuclear origin. The extended database of the experimental isobaric mass multiplet equation coefficients is compiled during the thesis work and is used in a fit of the Hamiltonian parameters.The constructed Hamiltonian provides an accurate theoretical description ofthe isospin mixing nuclear states. A specific behaviour of the IMME coefficients have been revealed.We present two important applications (i) calculations of isospin-forbiddenproton emission amplitudes, which is often of interest for nuclearastrophysics, and (ii) calculation on corrections to nuclear Fermi beta decay, which is crucial for the tests of fundamental symmetries of the weak interaction.

Thin metallic films with magnetic properties like magnetite are an interesting material in current technological applications. In the presented work the iron oxide films are grown by molecular beam epitaxy on MgO(001) substrates at temperatures between room temperature and 600K. The film and surface structure are investigated by x-ray reflectometry (XRR), x-ray diffraction (XRD) and low energy electron diffraction (LEED). The chemical properties are investigated by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Furthermore, charge transfer multiplet (CTM) calculations are performed as a means to gain additional information from photoemission spectra. It is shown that only for temperatures higher than 500K the oxide film forms a spinel structure. A previously unobserved (2x1) surface reconstruction in two orthogonal domains is found for various preparation conditions. The application of CTMs results in good quantitative and qualitative agreement to other methods for the determination of the film stoichiometry. In addition CTMs can well describe the segregation of Mg atoms into the oxide film either during film growth or during film annealing. It is found that initially Mg substitutes Fe on all possible lattice sites, only for prolonged treatment at high temperature do Mg atoms favour the octahedral lattice sites of divalent Fe.