L'objectif de cette thèse est d'étudier les potentialités de la télédétection aérospatiale pour l'aide à la gestion de sole cannière Réunionnaise. Nous avons utilisé une base de données d'images multitemporelles SPOT 4&5 (années 2002 et 2003) et organisé une campagne d'acquisition d'images hyperspectrales CASI en septembre 2002. Simultanément, nous avons assuré le déroulement et la mise en place d'un protocole de mesures au champ pour suivre l'évolution des paramètres biophysiques descriptifs de l'état du couvert de la canne (surface foliaire, taux d'azote, biomasse de la culture) et des paramètres agronomiques (suivi des coupes et des replantations). Les résultats ont montré qu'il est possible d'estimer la surface foliaire (LAI) à partir de l'indice de végétation normalisé (NDVI) ainsi que le rendement canne à partir de l'indice de végétation NDVI calculé au moment du développement maximal du couvert. Avec les données SPOT, la meilleure estimation du rendement canne à l'échelle parcellaire résulte du couplage entre le modèle de croissance Mosicas et les profils d'évolution de surface foliaire obtenus à partir des images SPOT 4&5. Les données hyperspectrales CASI permettent une meilleure estimation de la surface foliaire et de la biomasse fraîche que les données SPOT 4&5 ainsi qu'une estimation du taux d'azote foliaire qui est, en phase de maturation, un indicateur de richesse en sucre. La possibilité de discriminer des parcelles de canne en fonction de leurs états de surface (pleine végétation, coupée ou labourée) nous a permis de développer des applications opérationnelles de cartographie dynamique de la sole cannière en temps quasi réel : le suivi des coupes et des replantations.

Les nouveaux concepts de foyers aéronautiques, développés pour répondre aux évolutions des normes européennes de pollution, sont généralement basés sur une amélioration des procédés d'injection de carburant liquide et de mélange dans la chambre de combustion. Il n'existe pas actuellement d'outil de modélisation suffisamment élaboré pour pouvoir se passer de validation expérimentale. Le but de cette thèse est de déterminer les possibilités d'une mesure par PLIF (fluorescence induite par laser en nappe) de la répartition de vapeur de kérosène (Jet A1) permettant de visualiser quantitativement les champs de concentrations instantanées du carburant vaporisé en sortie d'injecteur. Pour permettre la mise en place d'une telle technique, il a été réalisé une analyse spectroscopique expérimentale sur la vapeur de kérosène. Cette analyse a permis, en premier lieu de déterminer les propriétés du spectre de fluorescence du kérosène en fonction de paramètres physiques tels que la température, la pression ou la composition du mélange gazeux, en particulier en présence d'oxygène. Ensuite, il a été montré que l'étude de la fluorescence du kérosène peut se faire en considérant uniquement un mélange de quatre aromatiques dont les propriétés photophysiques ont également été analysées. Suite à cette analyse spectroscopique, un modèle phénoménologique de fluorescence du kérosène gazeux a été mis en place. Ce modèle a permis de définir une métrologie optique sur ce carburant. Une expérience pilote a été réalisée en laboratoire afin de déterminer les potentialités réelles de cette méthode de diagnostic. Les résultats obtenus prouvent que cette technique est prometteuse pour réaliser des mesures sur la vapeur de kérosène dans un foyer aéronautique.

Cette thèse montre sur deux exemples l'intérêt des outils et des méthodes de la physique pour comprendre les systèmes écologiques. Le premier exemple concerne l'évolution des lisières entre les forêts tropicales humides et les savanes périforestières. Le modèle FORSAT est un automate cellulaire stochastique qui intègre les deux processus principaux qui déterminent la dynamique de la végétation : le cycle de succession (installation d'espèces pionnières de la forêt en savane) et les feux courants de savanes, d'origine principalement anthropique. L'étude du comportement émergent du modèle met en évidence une transition entre une phase savane et une phase forêt, sous l'influence de deux types de paramètres de contrôle : un facteur environnemental, qui représente la facilité d'installation des espèces forestières en savane sous l'effet combiné du climat et de la fertilité du sol, et un facteur anthropique : la fréquence des feux. L'augmentation de la fréquence de feux a deux effets : elle déplace la valeur critique du facteur environnemental vers des conditions plus favorables et provoque un changement de l'ordre de la transition qui de continue devient discontinue. Le modèle FORSAT et son analyse fournissent un cadre simple pour interpréter les répartitions actuelles des forêts tropicales humides et leur dynamique passée ainsi que les résultats d'une étude de terrain menée dans la mosaïque forêt--savane du littoral Congolais (région du Kouilou). Le deuxième exemple concerne la dynamique d'une épidémie urbaine de dengue, une maladie tropicale transmise par des moustiques omestiques. La modélisation fait intervenir trois points la gravité de la maladie (il existe quatre formes de dengue, dont les facteurs sont encore discutés), la dynamique d'une épidémie dans une population homogène puis hétérogène.

Cette thèse est consacrée à la modélisation des films minces courbés du type martensitique, hyperélastiques et ferromagnétiques. L'épaisseur de ces films suivant la direction normale à leur surface moyenne est très petite devant les autres dimensions du film. Dans le cas des films hyperélastiques, on considère que ceux-ci sont fixés à un substrat tout en pouvant s'en décoller. La formulation du problème exclut l'interpénétration du film et du substrat. Les états d'équilibre de ces films sont dans tous les cas décrits par des problèmes de minimisation d'énergie dépendant de la déformation que subit le film ou de la magnétisation dans le cas des films ferromagnétiques. On étudie le comportement de ces énergies ainsi que celui de leurs éventuels minimiseurs, lorsque l'épaisseur du film tend vers zéro à l'aide des outils de la $\Gamma$-convergence et de développement asymptotique formel. On obtient des modèles bidimensionnels où l'énergie limite s'écrit sur une surface courbée de $\mathbb (R)^3$.

L'objectif de ce travail est de comprendre les interactions plasma-surface pendant la gravure du silicium dans des chimies HBr/Cl2/O2. Dans ces procédés, une couche se dépose sur les parois du réacteur et mène à la dérive du procédé. La nature chimique et les mécanismes de formation de cette couche ont été étudiés par sa gravure ultérieure avec un plasma Ar/SF6 et l'analyse résolue en temps des produits de gravure par les diagnostics d'émission optique et de spectrométrie de masse. Il a été montré que cette couche est du type SiOxCly très riche en chlore. Aussi, la cinétique des radicaux SiClx produits lors de la gravure du silicium par le plasma HBr/Cl2/O2, qui sont les précurseurs de ce dépôt, a été étudiée par la spectroscopie d'absorption large bande dans l'UV. Il a été conclu que les précurseurs du dépôt sont le Si, Si+, SiCl et SiCl+, mais la réaction de ces espèces avec les parois peut aussi mener à la formation de SiCl2 volatil.

Ma thèse a été consacrée à la modélisation du rayonnement thermique, abordée d'un point de vue électromagnétique. Plus précisément, elle s'applique à l'étude de l'excitation thermique d'ondes de surface (plasmon-polaritons ou phonon-polaritons) susceptibles d'exister pour certains matériaux métalliques ou diélectriques. L'originalité de ce travail a consisté à évaluer la contribution de ces ondes de surface à l'émission thermique de matériaux micro- ou nanostructurés (réseaux) ; aux transferts d'énergie par rayonnement dans des systèmes de taille micro- ou nanométrique ; aux forces de Casimir dans la limite électrostatique. Au cours de cette étude, nous avons détaillé le formalisme qui nous a permis d'aborder le rayonnement thermique d'un point de vue électromagnétique. Nous avons pu donner une expression exacte et explicite de la densité d'énergie électromagnétique (due au rayonnement thermique) au-dessus d'une interface plane séparant un milieu quelconque du vide, en explicitant notamment la contribution des ondes évanescentes. Nous avons tenté de définir une quantité qui serait l'analogue, pour les ondes évanescentes, de l'émissivité monochromatique directionnelle. L'expression de la densité d'énergie obtenue montre qu'en champ proche, il est théoriquement possible de déterminer localement la constante diélectrique d'un substrat en mesurant le champ d'émission thermique qu'il "rayonne" en champ proche. Par ailleurs, nous montrons qu'un microscope optique en champ proche, détectant le champ d'émission thermique d'un substrat est l'analogue optique d'un STM (Scanning Tunneling Microscope) pour les électrons. Nous pourrions ainsi mesurer la densité d'états locale du champ électromagnétique. Utilisant le phénomène d'onde de surface dans l'infrarouge pour le SiC, nous avons été capable de dimensionner une source thermique présentant une certaine cohérence spatiale : dans une direction fixée, elle émet préférentiellement à une longueur d'onde et pour une longueur d'onde fixée, elle émet à l'intérieur d'un lobe très étroit angulairement. Les mesures expérimentales confirment avec un excellent accord cette prédiction théorique. Ainsi, la source que nous avons réalisée avec ce réseau de SiC est le premier exemple expérimental de source thermique patiellement cohérente spatialement. Par ailleurs, cette source a un spectre d'émission qui dépend de l'angle d'émission, c'est l'"effet Wolf". Les développements actuels au laboratoire concernent la mise en œuvre expérimentale d'une expérience de mesure d'émissivité infrarouge avec un spectromètre à transformée de Fourier. Nous abordons ensuite le problème du transfert radiatif entre deux milieux semi-infinis séparés par une faible épaisseur de vide, de 10 nm à plusieurs dizaines de microns et montrons que l'approche radiométrique du rayonnement thermique n'est pas valable lorsque les échelles caractéristiques deviennent du même ordre de grandeur que la longueur d'onde du rayonnement. Nous avons montré alors que les ondes de surface (dont nous ne pouvons rendre compte qu'avec une approche électromagnétique), et plus particulièrement les phonon-polaritons de surface dans le cas du SiC, jouent un rôle fondamental dans le transfert d'énergie électromagnétique. Premièrement, celui-ci est (\it quasi) monochromatique et présente un pic très prononcé à la fréquence de résonance du polariton de surface qui donne la contribution majeure au transfert. Une expression asymptotique en champ proche du coefficient de transfert radiatif en fonction de la fréquence est également donnée. Deuxièment, le transfert est amplifié de plusieurs ordres de grandeur à courte distance, l'amplification variant comme l'inverse du carré de la distance séparant les deux milieux. Pour le cas de deux milieux de SiC séparés d'une distance de 10 nm, la contribution du rayonnement à l'échange d'énergie est du même ordre de grandeur que celle de la conduction (pour un gaz dans les conditions normales). Il est donc essentiel de ne pas négliger cette contribution du rayonnement dans ce type de systèmes, comme cela est fait couramment. Une application envisagée de ce transfert radiatif concerne l'effet thermo-photovoltaïque amplifié. Dans une configuration où nous avons considéré une particule sub-longueur d'onde (approximation dipolaire) située au-dessus d'une interface plane, nous avons mis en évidence le même type d'effets, lorsque la particule et la surface supportent des ondes de surface. La particule absorbe ainsi de manière importante autour de deux fréquences bien précises, correspondant aux fréquences de résonance des ondes de surface. La puissance absorbée par la particule augmente de plusieurs ordres de grandeur en champ proche, variant comme l'inverse de la puissance troisième de la distance entre la particule et le substrat. De la même manière, nous avons réalisé une cartographie de la distribution spatiale de la puissance absorbée par unité de volume à l'intérieur du substrat lorsque celui-ci est éclairé par le champ d'émission thermique de la particule. Nous avons montré que dans le cas d'une particule de SiC au-dessus d'un échantillon de SiC, la densité de puissance pouvait atteindre 100 MW/m3. De plus, la puissance déposée est confinée sur une zone dont la taille typique est de l'ordre de la distance entre la particule et le substrat. Une application de ce travail se situe dans le stockage haute-densité sur des matériaux magnétiques ou à transition de phase. Dans le même thème, nous nous sommes intéressés au cas de nanoparticules métalliques enfouies dans une matrice diélectrique. Le but est d'expliquer certains résultats expérimentaux obtenus lorsque ces nanoparticules sont illuminées par des impulsions laser femtosecondes. Le problème est alors d'étudier la dynamique de relaxation électronique en régime basse fluence (variation de la température électronique faible) et haute fluence (variation importante) et notamment l'influence de la taille de la particule. Lors de cette 'étude, nous avons montré que l'introduction phénoménologique d'un mécanisme supplémentaire d'échange d'énergie entre les électrons et la matrice diélectrique permet de rendre compte de comportements observés expérimentalement. Le premier concerne la dépendance du temps de relaxation électronique en fonction de la taille de la particule lorsque nous sommes dans un régime où la température électronique n'est pas trop élevée (< 400 K). Le temps de relaxation diminue alors avec le rayon de la particule, montrant que ce mécanisme supplémentaire est essentiellement surfacique. Nous avons alors appliqué notre modèle dans un régime où les températures électroniques sont plus élevées (> 400 K), correspondant à des expériences où les nanoparticules sont illuminées par des impulsions de forte fluence. Dans ce régime, la prise en compte du mécanisme de surface conduit à deux conclusions : la première est que l'extrapolation des valeurs calculées pour de fortes fluences au régime des faibles fluences montre que le temps de relaxation est relativement indépendant de la taille de la particule ; la seconde est que la variation du temps de relaxation est fortement non linéaire en fonction de la fluence incidente. Enfin, nous avons étudié l'"effet Casimir" en choisissant une méthode de calcul qui nous permet une interprétation physique aisée des résultats. Nous avons alors été capable de tracer le "spectre" de la force de Casimir entre deux milieux semi-infinis de SiC à température nulle. Nous avons montré qu'en champ proche, la contribution majeure (pics dans le spectre) était donnée par les polaritons de surface, notamment celui qui existe dans l'ultraviolet pour le SiC. De plus, la "relation de dispersion" de la force de Casimir montre que cette contribution des ondes de surface couplées peut être elle-même divisée en deux : une contribution due à ce que nous avons appelé des modes "liants", qui sont attractifs et une contribution due à des modes "anti-liants" qui sont répulsifs. Nous avons identifié, pour les ondes évanescentes, dans la formule analytique de la force les termes correspondant à chacun de ces modes.

Ce mémoire porte sur une étude multi-échelles des propriétés structurales et électroniques de systèmes pi-conjugués dopés et non dopés. La première partie est consacrée à une étude comparative entre la polyaniline et un oligomère modèle, la tétraaniline, tous deux dopes par HCl. Elle est essentiellement basée sur l'utilisation de méthodes de dynamique de spin qui permettent de sonder le mouvement des porteurs de charge (polarons) par leur spin : 1/ la RMN : mesure du temps de relaxation nucléaire longitudinal T1 en fonction de la fréquence, 2/ la RPE : mesure de la largeur de raie en fonction de la température et de l'oxygène adsorbé. Ces études ont permis de démontrer l'existence d'un comportement métallique de la conductivité microscopique dans le polymère, non présent dans le tétramère. Ce résultat tranche le débat existant sur l'origine de l'élargissement de la raie RPE du polymère à haute température. D'autre part, il apparaît que la conductivité microscopique est quasi-1D dans les deux composes, mais nettement plus élevée dans le polymère. Le processus d'auto-organisation de polymères π-conjugués non dopés, les poly(3-alkylthiophènes) regio-reguliers, est étudié dans la seconde partie par microscopie a effet tunnel. Sur des monocouches de poly(3-héxylthiophène) et de poly(3-dodécylthiophène) déposées sur graphite (HOPG), nous avons montré que la structuration a plusieurs échelles (zones organisées/zones amorphes, taille des nanocristallites, défauts ponctuels, repliements,...) dépend des paramètres de dépôt et de post dépôt. Enfin, les premières études de spectroscopie tunnel 2D ont permis de sonder les propriétés électroniques du poly(3-dodécylthiophène).

Ce travail a permis de caractériser certaines propriétés de la génération de second harmonique dans le domaine de l'optique en champ proche grâce aux méthodes numériques implémentes durant cette période : la méthode perturbative de Rayleigh (MPR) et la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD). Dans un premier temps, les sources du second harmonique optique ont été explicitées en fonction des différents types de symétries cristallines. Ensuite, la démarche pour adapter les deux méthodes numériques (FDTD et MPR) à l'optique non linaire a été exposée précisément. Des tests sur les deux méthodes numériques ont été effectués pour deux grands types de matériaux~: les matriaux centrosymétriques et non centrosymétriques. Puis, les modélisations de différentes expériences pour les deux types de matériaux ont été mises en oeuvre : réseaux de plots, pointes métalliques utilisées pour les microscopes optiques en champ proche sans ouverture... Le résultat dominant de ce travail est le fort confinement du second harmonique autour de l'objet le générant. La génération de second harmonique à l'apex d'une pointe métallique permet d'obtenir une source extrêmement localisée.

Ce travail de thèse porte sur l'étude de la dynamique d'états électroniques excités à la surface d'un métal recouvert d'une couche ordonnée ultra-mince de diélectrique (Ar). On s'est intéressé à la façon dont cette couche adsorbée modifie les propriétés des deux types d'états excités en surface : états délocalisés (comme états image, résonances image, résonances de puits quantique) et états localisés sur un adsorbat moléculaire (ion négatif transitoire). Pour décrire l'interaction entre l'électron excité et la couche d'Ar on a développé un modèle microscopique tridimensionnel sans paramètre ajustable, qui intègre la structure électronique et géométrique de la couche adsorbée sur métal. Les propriétés des états électroniques délocalisés (énergie, durée de vie, masse effective) sont discutées en fonction de l'épaisseur de la couche d'Ar (entre 1 et 4 mono-couches). Le caractère isolant d'une couche d'Ar très mince, même une seule mono-couche, est mis en évidence. Les résultats théoriques concernant les états image sur Cu(100) recouvert d'Ar sont comparés à des résultats expérimentaux et l'accord est très bon. Sur le même système, on a mis en évidence des résonances de puits quantique qui ont été par la suite confirmées expérimentalement. L'existence et les propriétés des résonances image sur un métal à électrons libres recouvert d'Ar sont aussi discutées. Les propriétés (énergie et largeur) de la résonance N^-_2 (^2 Pi_g) de la molécule d'azote adsorbée sur une mono-couche d'Ar déposée sur métal sont calculées et discutées en termes d'effets locaux(site d'adsorption) et globaux (réflectivité à l'interface Ar-vide).

Ce travail concerne l'étude de molécules d'ADN avec un microscope à force atomique utilisé en « contact intermittent ». L'objectif poursuivi est de réaliser des mesures locales d'interaction et de mécanique sur une chaîne d'ADN. Le microscope est sensible aux forces d'interaction entre une pointe de dimension nanométrique et l'objet ou la surface à analyser. En mode dynamique, la pointe oscille au voisinage de la surface à des fréquences de quelques centaines de kilohertz et des amplitudes de l'ordre de la dizaine de nanomètres. Ce comportement peut devenir non-linéaire selon l'intensité de l'interaction et des conditions d'oscillation. Varier ces conditions en termes d'amplitude ou de fréquence constitue une opportunité de contrôler cette interaction. Nous mettons ainsi en évidence la possibilité d'imager une seule molécule d'ADN selon différents modes d'interaction : pur attractif, pur répulsif et un mélange des deux. Par ailleurs, le microscope de force dynamique n'est pleinement efficace que dans le cadre de la maîtrise de l'interaction de la pointe avec l'objet. La qualité de l'échantillon et celle de la pointe doivent être contrôlées à l'échelle des mesures. Des expériences préliminaires ont amené à retenir des substrats de silice greffés avec des molécules de silanes. Concernant les molécules d'ADN, trois types de séquences ont été étudiés. Une longue chaîne de 2500 paires de bases (pb) comportant une succession de séquences non périodique, une séquence de 450pb constituée d'Adénine sur un mono-brin et de Thymine sur le brin complémentaire et une chaîne de même longueur, mais constituée d'une alternance d'Adénine et de Thymine sur chaque mono-brin. Ces échantillons sont intéressants par la diversité des caractéristiques mécaniques attendues. L'exploitation expérimentale des différents régimes permet de révéler des informations géométriques, mécaniques et physico-chimiques sur les conformations des molécules.