Reproduction de : Thèse de doctorat : Mécanique : Metz : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliographiques. Index.

Thèse de doctorat : mécanique et matériaux : Ecole centrale de Paris : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 161 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces : Poitiers : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 84 réf.

Thèse de doctorat : Sciences de l'ingénieur. Mécanique des matériaux : Metz : 1998.

Nous avons étudié durant cette thèse les transferts de chaleur mettant en jeu différents types de porteur d'énergie - phonons, électrons et photons - dans des matériaux nanostructurés. A ces échelles, les lois régissant les phénomènes physiques sont différentes des lois macroscopiques. Il est donc nécessaire de développer de nouveaux outils pour étudier ces nouveaux mécanismes. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés aux propriétés ondulatoires des phonons thermiques. Nous avons ainsi développé une théorie pour quantifier leur cohérence temporelle et spatiale. Dans une seconde partie, nous nous sommes tournés vers la thermo-plasmonique, c'est-à-dire vers le chauffage par absorption de lumière d'un métal et la redistribution de l'énergie au réseau cristallin par interactions électron/phonon. Dans une dernière partie, nous avons porté notre étude sur la possibilité d'incluer les effets quantiques dans la Dynamique Moléculaire, ouvrant ainsi l'accès aux propriétés thermiques de nanomatériaux aux basses températures. / Energy transport at the nanoscale involves different types of carriers - phonon, electron and photon. Their spatial confinement in nanostructured materials implies the invalidation of the macroscopic laws of heat transfer. Therefore, new mechanisms arise and lead to novel thermal properties. This manuscript is devoted to the study of phonon transport in nanomaterials as well as the dissipation processes involving photon/electron and electron/phonon interactions. It is divided in three independent parts. We have first investigated the wave properties of thermal phonons. We have developed a theory to quantitatively assess the coherence of these carriers. Then, we have adressed the coupling between plasmonics and phonon transport in metallic materials. The objective is to quantify how the heat generated by the absorption of an electromagnetic energy will impact the surrounding medium. In the last part, we have included the Bose-Einstein quantum statistics in Molecular Dynamics simulations in order to compute thermal properties of nanomaterials at low temperatures.

La réponse linéaire de la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps est étudiée dans le cadre du formalisme d'ondelettes du code BigDFT, qui permet d'exprimer les fonctions d'onde électroniques sur une grille de simulation dans l'espace réel. L'objectif est de déterminer un spectre d'excitations de référence pour un système et un potentiel d'échange-corrélation donnés.Il apparaît que seule une partie du spectre, concernant les transitions entre orbitales liées, peut être facilement amenée à convergence par rapport aux paramètres d'entrée de BigDFT, que sont l'extension de la grille de simulation et le nombre d'orbitales du continuum qui sont considérées pour le calcul des spectres. L'énergie de la dernière orbitale inoccupée utilisée dans les calculs se révèle d'ailleurs être un paramètre plus important que ce nombre d'orbitales inoccupées. La justification vient de l'étude de la complétude des bases formées par les orbitales de l'état fondamental du système. Tout ceci permet de porter un regard neuf sur les résultats obtenus avec le formalisme à base gaussienne, tel qu'implémenté dans le code NWChem.En ce qui concerne la convergence du spectre de plus haute énergie, concernant des transitions entre orbitales occupées et orbitales inoccupées du continuum, l'espoir d'une convergence se heurte au problème du tassement du continuum. Il faut alors songer à une manière différente de capter l'information contenue dans ce continuum.Le formalisme des états résonants, dont les fondements ont été posés lors de la première moitié du XXème siècle, est une piste très encourageante pour cela. Une étude préliminaire dans le cas du puits de potentiel carré à une dimension est donc présentée. La première étape a consisté en la détermination de ces états résonants, dont les énergies et fonctions d'onde sont complexes. Une normalisation a notamment pu leur être attribuée. Il est ensuite montré, sous certaines conditions, que la base formée par les états propres de ce potentiel, dont une partie est constituée par les états du continuum, peut être efficacement remplacée par une base discrète et complète faite d'états résonants. Des applications numériques montreront qu'ils peuvent être avantageusement utilisés pour définir la fonction de Green ou encore calculer la propagation temporelle d'un paquet d'onde. / The linear response on the time-dependent density functional theory is studied in the wavelets formalism used in the BigDFT code, that allows the representations of electronic wave-functions on a simulation grid in real space. The goal of this study is to determine a reference excitation spectrum for a given system and exchange-correlation potential.It appears that only one part of the spectrum can be easily brought to convergence with respect to the input parameters of BigDFT, which are the simulation grid extension and the number of unoccupied continuum orbitals considered in the spectrum calculation. The energy of the last unoccupied orbital used actually proves to be more important as a parameter than this number of unoccupied orbitals. This is justified by the study of the completeness of the basis sets made of the ground state orbitals of the system. This gives another point of view regarding spectrum obtained by using the Gausian basis sets formalism, as the one implemented in the code NWChem.As to the convergence of the spectrum at higher energy, concerning transitions between occupied orbitals and unoccupied orbitals of the continuum, the hope for a convergence faces the problem of the continuum collapse. One therefore has to think of another way of retrieving the data contained in this continuum.The resonant states formalism, whose foundations were laid in the first half of the 20th century, is very encouraging in this regard. A preliminary study in the case of the one-dimension square well potential is therefore presented. The first step consisted in the determination of these resonant states, whose energies and wavefunctions are complex valued in general. Their normalization was also clearly defined. It is then shown, under certain conditions, that the basis set formed by the eigenstates of this potential, including the continuum states, can be efficiently replaced by a discrete and complete basis set made of resonant states. Numerical applications also show that these states can also be advantageously used to define the Green's function or even compute the time propagation of a wavepacket.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie civil : Lille 1 : 2004.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Mécanique : Lille 1 : 2004. / N° d'ordre (Lille 1) : 3575. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 113-122.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie civil : Lille 1 : 2004. / N° d'ordre (Lille 1) : 3472. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 168-179.

Les propriétés mécaniques des petits objets diffèrent fortement de celles du matériau massif à partir du moment où leurs dimensions deviennent comparables ou inférieures à celles du libre parcours moyen des dislocations (typiquement quelques microns). Par exemple, leur limite élastique augmente quand leur taille diminue. D'autre part les nanostructures sont exposées à de fortes contraintes, telles que celles imposées par les relations épitaxiales avec le substrat.Il existe donc un besoin clair (supporté par des intérêts industriels) d'une meilleure compréhension des phénomènes physiques qui gouvernent les propriétés des matériaux aux échelles nanométriques.Le laboratoire SIMAP est engagé dans ce domaine de recherche et s'y attelle en combinant croissance d'échantillons, méthodes de caractérisation en laboratoire, méthodes numériques et techniques synchrotron.Une des expériences clés développées par notre équipe est la caractérisation in situ des mécanismes de déformation induits par une pointe d'AFM sur une nanostructure par la diffraction des rayons X cohérents. La diffraction des rayons-X cohérents est une technique émergente de synchrotron; qui permet la mesure détaillée de la structure du cristal, y compris le champ de déformation 3D et les défauts potentiels dans des objets micro ou nano structurés. En principe, une image 3D de la structure de l'échantillon peut-être obtenue à partir des données de diffraction cohérente. En pratique, reconstruire une image de l'échantillon peut s'avérer délicat en présence d'un champ de déformation inhomogène et de nombreux défauts cristallins. Le profil du front d'onde qui est généralement assez éloigné d'une onde plane, peut encore ajouter une complication supplémentaire au problème. Dans ces travaux de thèse, il est démontré qu'une image 3D de l'objet peut être reconstruite dans le cas de systèmes modérément complexes. / The mechanical properties of small objects deviate strongly from the bulk behaviour, as soon as their size becomes comparable or smaller to the dislocation mean free path (typically a few microns). For instance, their elastic limit increase when their size is reduced. On a another hand, nanostructures are exposed to strong constraints, such as that imposed by epitaxial relations with a substrate. Altogether, there is a clear need (supported by industrial interests) for a better understanding of the fundamental phenomena that govern the mechanical properties of materials at the nanometre scale. The lab SIMaP is engaged in this research and tackles the topic by combining sample growth, laboratory characterisation methods, numerical models, and synchrotron techniques.One key experiment developed by our team is the in situ characterisation of the deformation mechanism induced by an AFM tip on a nanostructure using Coherent X-ray Diffraction (CXD). CXD is an emerging synchrotron technique that allows the detailed measurement of the crystal structure,including strain field and defects, of micro/nano-objects. In principle, a 3D image of the structure of the sample can be obtained from the CXD data. However, it remains difficult in realistic cases, when the strain is very inhomogeneous and crystal defects numerous. The problem is further complicated by the wavefront of the beam, which is usually far from a plane wave, particularly when the AFM tip shadows part of the incoming beam. In this PHD work, it is demonstrated that a 3D image of the object can be reconstructed in case of moderately complex systems.