Le but de cette étude est de comprendre les variations de réflectivité acoustiques obtenues sur une même zone à partir de trois outils géophysiques différents (par leur fréquence de travail).<br />Après une validation du modèle de Eckart en laboratoire, qui prédit l'effet de la rugosité de l'interface sur le champ acoustique réfléchi via le paramètre de Rayleigh (mesure du rapport de la rugosité à la fréquence incidente), une nouvelle méthode de compression d'impulsion des données du sondeur de sédiments est proposée pour accéder à la dépendance fréquentielle du champ cohérent réfléchi, et ainsi à une estimation de l'écart-type de la rugosité de l'interface. Ce traitement conduit de plus à la détection de couche mince. Cette approche est par la suite appliquée sur un jeu de données de géophysique marine et les différentes réflectivités mesurées dans trois bandes de fréquence distinctes (102 H, 103 Hz, 104 Hz), peuvent être confrontées. La prise en compte du facteur de rugosité à l'échelle du sondeur de sédiment, associée à une méthode de déconvolution permet d'expliquer en partie, les différences entre les cartes de réflectivité obtenues à l'aide d'outils géotechniques différents.

L'étude d'une batterie optique flexible, capable de moduler sa réflexion dans l'infrarouge et basée sur la technologie PLiON, est présentée dans cette thèse. Dans une première partie, une étude du trioxyde de tungstène monohydraté en fonction de la morphologie du matériau a permis de comprendre et d'améliorer les performances. Le contraste observé sur un film de WO3.H2O est de 40 % (8-12 µm). Une deuxième partie du document analyse le choix de matériaux actifs pour obtenir un contraste important. En fonction du type de matériaux (métal ou semi-conducteur), l'influence de la nature, de la morphologie et de leur structure sur leurs propriétés optiques est soulignée. Dans la dernière partie, nous avons montré que le temps de commutation pouvait être amélioré en utilisant une contre-électrode rapide, en réduisant l'épaisseur des films électroactifs et en remplaçant les ions lithium par des protons. Deux batteries fonctionnant en milieux protonés sont proposées.

Dans le cadre du retraitement des déchets nucléaires et du recyclage de métaux critiques, l'extraction par solvant est l'une des technologies les plus utilisées. L'interface liquide entre deux fluides non miscibles est considérée comme une région où de multiples phénomènes physiques et chimiques sont à prendre en compte et peuvent limiter ou favoriser le transfert d'espèces entre les deux fluides. La structure de ces interfaces doit être connue en fonction de plusieurs paramètres thermodynamiques pour pouvoir déterminer le paysage énergétique associée. La réflectivité de neutrons et de rayons est un des outils appropriés pour sonder ce genre d'interfaces enfouies et fluctuantes à l'échelle nanométrique et à l'équilibre. Pour cette étude, une nouvelle cellule a été construite et un programme spécifique d'analyse de données a été élaboré.Nous avons également porté notre étude sur deux différents systèmes bi-phasiques (eau / dodécane) contenant des sels de lanthanides et deux différents ligands non ioniques (ou extractants) : une diamide de type DMDBTDMA et de type DMDOHEMA, ces deux extractants étant connus pour avoir des comportements différents dans un processus d'extraction de cations métalliques en phase organique. Bien que la structure amphiphile des deux diamides soit bien connue, la structure de l'interface liquide / liquide semble être différente de celle que l'on pourrait s'attendre avec des tensioactifs classiques. L'organisation de ces ligands à l'interface est en effet plus complexe, varie en fonction de leurs concentrations dans la phase organique (seules des concentrations inférieures à la concentration d'agrégation critique ont été étudiées) et en fonction de la concentration d'acide et de sel dans la phase aqueuse. Une organisation de type monocouche n'est pas l'organisation principale de ces systèmes à l'équilibre mais on observe plutôt une couche épaisse de ligands.Plus précisément, dans le cas de la DMDBTDMA, cette région plus épaisse (environ trois à quatre fois la longueur du ligand) crée une région interfaciale où les molécules d'huile et d'eau peuvent se mélanger ainsi que les sels. Le système DMDOHEMA, présente une structuration différente avec également une épaisse couche de ligand (environ deux fois la longueur du ligand) mais située plus à l'intérieur de la phase huileuse et distinct de la distribution des sels à l'interface. Ces différentes structures interfaciales de DMDBTDMA et DMDOHEMA peuvent permettre d'expliquer les différents régimes de transfert ionique qualifiés soit de diffusionnel ou de cinétique. / In the frame of the nuclear waste reprocessing and various kinds of critical metals recycling methods, solvent extraction is one of the most used technological processes. The liquid interface between two immiscible fluids is considered as a region where many physical and chemical phenomena take place and can limit or promote the transfer of species between both fluids. The structure of these interfaces has to be known as a function of several thermodynamical parameters to be able to determine the associated energy landscape. X-ray and neutron reflectivity are suitable techniques to probe such kind of fluctuating and buried interfaces at the nanometer scale and at equilibrium. For this study, a new cell has been built and a specific data analysis procedure was established.We have focused our study on two different biphasic systems (water/dodecane) containing lanthanides salts and two different nonionic ligands or extractant molecules: DMDBTDMA and DMDOHEMA diamides. These ligands are known to have different behaviour in the lanthanides extraction process. Although the amphiphilic chemical structure of both diamides is well known, the structure of the liquid/liquid interface appears to be different as those expected for a classical surfactant molecule. This structure looks more complex, varies as a function of the ligand concentration in the organic phase (below the critical aggregation concentration) and as a function of the proton and salt concentration of the aqueous phase. A monolayer organization does not appear as the main interfacial structuration and a thicker organic layer with an excess of salt has to be considered.In the case of the DMDBTDMA, this thicker region (approximatively three or four times the length of the ligand) creates an interfacial region where oil and water molecules as well as some salts can mix in. The DMDOHEMA system shows a different structuration where we can roughly observe also a thick layer of the ligand (approximatively two times the length of the ligand) but located more within the oil phase and forming a barrier to the salt distribution. These different interfacial structures made of DMDBTDMA and DMDOHEMA could allow to explain the diffusive or kinetic regime of ion transfer observed respectively in similar systems by others authors.

This thesis illustrates the use of various neutron surface scattering techniques applied to the study of magnetic nanostructures.

Dans un solvant aqueux, la caséine beta est composée des monomères hydrophiles et hydrophobes et forme des structures micellaires sphériques, dont à partir nous pourrions extraire les caractéristiques principales, exemples la taille et les interactions entre agrégats. Les expériences précédentes ont montré qu'en présence dans la solution d'un agent dénaturant, comme le chlorure de guanidinium (GdmCl), la caséine beta passe d'un état micellaire vers un état de monomère. En présence de 3 et 4M de GdmCl, nous avons remarqué une légère différence entre les valeurs de c/I(0,c) cela traduit par le fait que les solutions de caséine beta ne présentent pas le même contraste. Donc lorsque la concentration du GdmCl augmente le contraste augmente et vise versa. La mesure du second coefficient du viriel nous a permis d'estimer les interactions intermoléculaires lorsque la protéine est dénaturée par une forte concentration de GdmCl. A fortes concentrations de GdmCl les interactions sont répulsives et que les effets de concentrations ne peuvent pas être négligés. Or nous avons remarqué encore que le second coefficients de viriel est très faible et la valeur obtenue ne prouve pas l'aspect d'un état d'une protéine dépliée, mais peut être c'est un état intermédiaire entre un régime où la caséine beta est considérée comme une chaîne gaussiènne et un autre régime où elle est considérée comme une chaîne à volume exclu. La détermination du préfacteur P et de l'exposant alpha permet encore de connaître la nature des interactions. Les valeurs obtenues montrent que la caséine beta en présence de 3M de chlorure de guanidinium se comporte comme un polymère à volume exclu. Donc à partir de ce résultat on peut confirmer l'existence des répulsions à longue distance à l'intérieure de la chaîne polypeptide, interdisent le contact entre les segments d'acides aminés. Nous avons remarqué une contradiction en comparant ce dernier résultat à celui obtenu par l'étude de A2. En fait dans la seconde étude la gamme des q, (3 < qRg < 2 Rg/b) est faible et on ne peut pas confirmer l'état de la protéine si elle est considérée comme une chaîne guaussienne ou à volume exclu. 116 La détermination de L et b met en évidence l'existence de structures résiduelles le long de la chaîne dénaturée. Mais le problème qui se pose, c'est que le modèle de Pedersen et. al n'est pas bien applicable pour la faible zone de q (qb < 3.1). L'effet de concentrations joue un rôle très important. La caséine beta en présence d'une forte concentration de chlorure de guanidinium a un rayon de giration guaussien presque égale au rayon de giration à concentration nulle. Ce résultat prouve que la protéine n'est pas dans état totalement déplié et confirme nos résultats obtenus par l'étude du second coefficient de viriel. 4M de chlorure de guanidinium ne change pas la qualité du solvant. Mais, désormais augmente de façon significative la CMC. Toujours, cette étude prouve que la physique des polymères et l'étude des protéines sont deux aspects complémentaires. Nous avons vu par une approche plutôt simple, une description de la structure des agrégats d'une protéine spécifique. Le modèle de copolymère a pu décrire la caséine beta. Les études expérimentales de la caséine beta, proche d'une interface air / liquide, qui seront présentées plus loin, indiquent également des similitudes avec l'approche théorique..87 L'effet du GdmCl sur l'adsorption de la caséine beta a été étudié par des mesures de la structure et des propriétés de surface des couches formées à l'interface air/tampon. Les mesures de réflectivité des neutrons ont montré que la quantité de protéine adsorbée diminue quand la concentration en GdmCl augmente. Ceci était prévisible du fait que le GdmCl est un agent qui dénature et augmente la solubilité des protéines. Une élévation de la température augmente la concentration de surface totale de la protéine. L'effet hydrophobe semble donc impliqué dans l'énergie d'adsorption. Aux concentrations volumiques élevées de la solution protéique, l'interprétation des résultats laisse à penser qu'une partie de la protéine adsorbée se trouve dans l'air. Ce phénomène a déjà été observé à partir de résultats obtenus par réflectivité des rayons X dans le cas de la caséine beta et par réflectivité des neutrons dans le cas de copolymères multiblocs synthétiques. Il semble donc que l'existence d'une partie de la molécule dans l'air devrait être prise en considération dans tout modèle d'adsorption de copolymères multiblocs à l'interface gaz/liquide. Les propriétés de surface des couches d'adsorption de caséine ont été interprétées à partir du modèle thermodynamique d'un polymère multibloc asymétrique..87 Ainsi, l'effet de la concentration en GdmCl est de changer la conformation des blocs bidimentionnels à partir 117 d'une structure à deux dimensions modérément écroulée vers une structure de chaîne 2 D à volume exclu. Ce changement de structure correspond à la rupture de liaisons non covalentes entre les monomères des blocs bidimentionnels, comme on peut l'attendre des propriétés du GdmCl. Une augmentation de la température semble rompre également des liaisons non covalentes et mène à un gonflement des molécules adsorbées. Ainsi, la conformation des molécules adsorbées dépend fortement d'interactions non covalentes qui ne semblent pas uniquement de nature hydrophobe. Finalement, on peut conclure que de nombreuses liaisons non covalentes contribuent à la structure des blocs solvophobes de la caséine-beta lorsque cette protéine est adsorbée à l'interface tampon/air à partir d'un milieu non dénaturant. La présence d'un concentration suffisante de dénaturant semble rompre ces intéractions et induire des comportements de polymère à volume exclu.

L'objectif de cette thèse est l'élaboration d'un dispositif électro-émissif (DEE) à base de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT), obtenu par électropolymérisation, pouvant être envisagé pour une application de régulation thermique des satellites. Pour une meilleure compréhension du comportement optique du PEDOT dans l'IR, des couches modèles ont été élaborées avant la réalisation d'un dispositif complet.La première partie de ce travail a permis de caractériser des couches modèles de PEDOT obtenues par synthèse électrochimique sur ITO dans deux sels différents : le perchlorate de lithium (LiClO4) et le bis-trifluorométhylsulfonylimide de lithium (LiTFSI) dans l'acétonitrile (ACN) comme solvant. La morphologie, la conductivité électronique et les propriétés de réflectivité dans l'IR (gamme de longueur d'onde 8-20µm) du PEDOT ont été étudiées en fonction de l'état d'oxydation du PEDOT. La réflectivité dans l'IR du PEDOT à l'état dopé diminue fortement lorsque la rugosité augmente. Ceci a été attribué à l'augmentation du coefficient d'absorption pour une surface rugueuse comme cela a déjà été reporté pour les métaux. De plus, pour une morphologie identique, il a été montré que la réflectivité des couches modèles de PEDOT évolue avec la conductivité électronique de la même manière, quel que soit le sel utilisé ou la méthode d'élaboration des films. A l'état dopé, les films ont pu être décrits par le modèle de Drude, confirmant le caractère pseudo-métallique du PEDOT. Enfin, un pourcentage de réflectivité maximal de 67% a été obtenu à l'état oxydé et de 21% à l'état réduit, ces résultats donnent une idée des performances pouvant être atteintes dans les DEE à base de PEDOT.La seconde partie de ce travail a permis l'incorporation du PEDOT par électropolymérisation au sein d'une matrice hôte à base de réseau interpénétré de polymère (RIP) combinant le caoutchouc nitrile(NBR) et le poly(oxyde d'éthylène) (POE). Le DEE obtenu est basé sur une architecture tricouches "monobloc". Ainsi, la réalisation d'un DEE à base de RIP conducteur où le PEDOT est incorporé par électropolymérisation simultanément dans les deux faces du dispositif a été validée avec succès. Une fois gonflé d'électrolyte (LiClO4 dans le carbonate de propylène), les propriétés de réflectivité dans l'IR des dispositifs ont été comparées à celles des DEE dans lesquels le PEDOT est synthétisé chimiquement. Les propriétés de réflectivité dans l'IR et de conductivité électronique ont été corrélées de la même manière que pour les couches modèles, prouvant que le comportement du PEDOT varie peu quel que soit la méthode ou le support de synthèse utilisés. / The aim of this work is the elaboration of an electro-emissive (EED) device based on electropolymerized poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) for thermal control of satellites. PEDOT layers were prepared before the realization of the device in order to have a better understanding of the PEDOT optical behavior in the IR range.In the first section of this work, PEDOT model layers obtained on ITO electrodes using lithium perchlorate (LiClO4) or lithium bis-trifluoromethylsulfonylimide (LiTFSI) as supporting electrolytes and acetonitrile (ACN) as solvent were characterized. Morphology, electronic conductivity and IR reflectance properties (in the wavelength range 8-20 µm)were studied as a function of the PEDOT doping state. The IR reflectivity of doped PEDOT decreases drastically upon increasing surface roughness. This was attributed to enhanced absorption in the same way as reported for metallic surfaces. In addition, for the same morphology, the IR reflectivity is shown to follow the same trend as a function of the electronic conductivity for both salts. In the oxidized state, the layers can be described by the Drude model, confirming quasi-metallic behavior of PEDOT. Finally, the highest and lowest reflectance obtained for these PEDOT layers is 67% in the doped state ant 21% for the dedoped state respectively, which opens up interesting perspectives in terms of performances for the PEDOT-based EED.In the second part of this work, PEDOT was incorporated by electropolymerization in a host matrix based on interpenetrated polymer network (IPN) combining nitrile butadiene rubber (NBR) and poly(ethylene oxide) (PEO). The obtained EED is based on a monoblock architecture similar to a three-layer device. Thus, the elaboration of conducting IPN based EED by electropolymerization of EDOT has been made simultaneously on both faces of the device. Once the system is swollen by an electrolyte (LiClO4 in propylene carbonate), reflectivity properties of the devices were compared to those obtained by chemical oxidative polymerization of EDOT within the matrix. IR reflectivity and electronic conductivity properties were correlated following the same trend as in PEDOT layers, this means that PEDOT behavior remains the same whatever the synthesis conditions or the electrodes used for electropolymerization.

Dans le domaine des couches minces (épaisseur~Å) associant un métal magnétique (Fe, Co, Ni) et un élément non magnétique (essentiellement métallique ou isolant), de remarquables propriétés physiques (aimantation, transport) nécessitent des caractérisations structurales fines. En particulier, citons le cas de jonctions tunnel (métal/isolant/métal) à aimantation perpendiculaire qui sont en cours d'étude au laboratoire Spintec (UMR8191 (CEA/CNRS/UJF). Ces nanomatériaux sont déposés par voie physique (pulvérisation cathodique) au sein de ce laboratoire. Ces nanostructures sont également sondées par diffraction aux rayons X au sein de l'Institut Néel (UPR 2940) via une collaboration entre Spintec et une équipe de cet Institut (Surface, interfaces et nanostructures du Département MCMF, Matière Condensée, Matériaux, et Fonctions). Ces mesures de réflectivité X constituent la sonde privilégiée de choix dans la cadre de cette thèse. D'autres voies sont également exploitées: à l'aide des moyens de rayonnement synchrotron tels que la spectroscopie d'absorption de rayons X : EXAFS, XANES et XMCD. La thèse aura pour but d'étudier expérimentalement ces phénomènes en couches continues sur ces empilements à jonction tunnel avec aimantation perpendiculaire. Plus précisément, le travail de thèse permettra de comprendre les mesures magnétiques (effectuées à l'institut Néel notamment par magnétométrie SQUID et HALL à basse température) grâce à une batterie de mesures structurales (diffraction aux rayons X, rasant, figures de pôles, réflectivité, absorption X ...). Notamment, l'influence des paramètres de dépôt (types de couches, épaisseurs, recuits) du matériau sont étudiées via la collaboration entre les différents groupes de recherche précédemment cités. Cette thématique s'inscrit d'une part dans le cadre de travaux menés à Spintec et dédiés à la recherche de nouveaux matériaux à forte valeur ajoutée industrielle (sur le stockage d'information à ultrahaute densité sur media discrets par exemple). Elle s'inscrit d'autre part dans le renforcement de liens entre recherches fondamentales (laboratoire propre du CNRS comme l'institut Néel) et appliquées (CEA), avec un recours aux solides compétences en caractérisations structurales et magnétiques de l'Institut Néel.

Dans le domaine des couches minces (épaisseur~Å) associant un métal magnétique (Fe, Co, Ni) et un élément non magnétique (essentiellement métallique ou isolant), de remarquables propriétés physiques (aimantation, transport) nécessitent des caractérisations structurales fines. En particulier, citons le cas de jonctions tunnel (métal/isolant/métal) à aimantation perpendiculaire qui sont en cours d'étude au laboratoire Spintec (UMR8191 (CEA/CNRS/UJF). Ces nanomatériaux sont déposés par voie physique (pulvérisation cathodique) au sein de ce laboratoire. Ces nanostructures sont également sondées par diffraction aux rayons X au sein de l'Institut Néel (UPR 2940) via une collaboration entre Spintec et une équipe de cet Institut (Surface, interfaces et nanostructures du Département MCMF, Matière Condensée, Matériaux, et Fonctions). Ces mesures de réflectivité X constituent la sonde privilégiée de choix dans la cadre de cette thèse. D'autres voies sont également exploitées: à l'aide des moyens de rayonnement synchrotron tels que la spectroscopie d'absorption de rayons X : EXAFS, XANES et XMCD. La thèse aura pour but d'étudier expérimentalement ces phénomènes en couches continues sur ces empilements à jonction tunnel avec aimantation perpendiculaire. Plus précisément, le travail de thèse permettra de comprendre les mesures magnétiques (effectuées à l'institut Néel notamment par magnétométrie SQUID et HALL à basse température) grâce à une batterie de mesures structurales (diffraction aux rayons X, rasant, figures de pôles, réflectivité, absorption X …). Notamment, l'influence des paramètres de dépôt (types de couches, épaisseurs, recuits) du matériau sont étudiées via la collaboration entre les différents groupes de recherche précédemment cités. Cette thématique s'inscrit d'une part dans le cadre de travaux menés à Spintec et dédiés à la recherche de nouveaux matériaux à forte valeur ajoutée industrielle (sur le stockage d'information à ultrahaute densité sur media discrets par exemple). Elle s'inscrit d'autre part dans le renforcement de liens entre recherches fondamentales (laboratoire propre du CNRS comme l'institut Néel) et appliquées (CEA), avec un recours aux solides compétences en caractérisations structurales et magnétiques de l'Institut Néel. / In the domain of thin film (thickness ~ Å) combining a magnetic metal (Fe, Co, Ni) and a non-magnetic (largely metal or insulator), remarkable physical properties (magnetization, transport) require fine structural characterization. In particular, include the case of tunnel junctions (metal / insulator / metal) with perpendicular magnetization which are being studied in the laboratory Spintec (UMR8191 (CEA / CNRS / UJF). These nanomaterials are deposited by physical (sputtering) in this laboratory. These nanostructures are probed by X-ray diffraction in the Neel Institute (UPR 2940) via collaboration between Spintec and a team of the Institute (Surface, Interfaces and Nanostructures Department MCFP, Condensed Matter Materials and Functions). These reflectivity measurements X are the preferred sensor of choice in the context of this thesis. Other routes are also used: using means such as synchrotron radiation absorption spectroscopy X-ray: EXAFS, XANES and XMCD. The thesis will aim to study these phenomena experimentally in continuous layers on the tunnel junction stacks with perpendicular magnetization. Specifically, the thesis will include the magnetic measurements (performed at the Institut Néel SQUID magnetometry including HALL and low temperature) through a battery of structural. This theme is part of a share in the context of work carried Spintec and dedicated to research of new materials with high added value industries (information storage on ultra-high density of discrete media for example). It registers on the other hand in strengthening links between basic research (CNRS own laboratories as Neel Institute) and applied (ECA), with strong skills in use of structural and magnetic characterization of the Institute Neel.