Le sujet principale de ma thèse est l'étude des supraconducteurs<br />mésoscopiques, quand la taille du système est comparable aux deux longueurs caractéristiques qui sont la longueur de cohérence et la longueur de pénétration de London. Les observations expérimentales dans ces systèmes ont montré un comportement inhabituel de l'aimantation: elle a des discontinuités quand le champ magnétique est varié. Nous avons démontré que ces discontinuités sont dues à<br />la pénétration du champs magnétique dans l'échantillon sous la forme de vortex et déterminé le nombre des vortex en utilisant la théorie de Ginzburg-Landau de la supraconductivité. Nous avons étudié des géométries différentes des échantillons, telle qu'un disque et un cylindre, et nous avons réussi à obtenir des résultats analytiques dans le régime dual entre types I et II de supraconducteurs aussi que dans le régime de London de<br />supraconductivité de type II extrême. Nous avons trouvé un bon accord entre nos calculs et les résultats expérimentaux, en particulier notre approche basé sur les équations nonlinéaires donne une dépendance correcte de la courbe d'aimantation en fonction de la taille du système. En plus, nous avons étudié les<br />configurations des vortex dans le régime de London et démontré l'existence de nombres topologiques qui permettent la classification des solutions des équations de Ginzburg-Landau en fonction de paramètres externes, comme le flux total du<br />champ magnétique. Ces nombres topologiques ne sont pas spécifiques du régime de London et peuvent être utiles dans un autre régime. La dynamique des vortex peut aussi être étudiée dans cette approche et nous avons décrit l'entrée des vortex dans l'échantillon en démontrant l'importance des états métastables qui sont à la base de l'effet Meissner paramagnetique, observé dans les expériences.<br /><br />Les autres sujets abordé pendant ma thèse sont l'étude des excitations d'un système mésoscopique en interactions, la théorie de matrices aléatoires et le modèle de Calogero-Sutherland. Pour ce dernier nous avons réussi à calculer analytiquement les fonctions de corrélation pour toutes les valeurs rationnelles de la constante de couplage, en utilisant la méthode des répliques.

Dans cet ouvrage, nous présentons deux types d'expériences sur des nanotubes uniques caractérisés parallèlement par microscopie électronique en transmission. Le premier type d'expériences a été mené sur des jonctions métal-nanotube de carbone-métal. La résistance différentielle de ces jonctions a été mesurée à des températures allant de 50 mK à 1K. Lorsque les contacts sont supraconducteurs, nous avons montré qu'il était possible d'induire par effet de proximité un supercourant au sein d'une corde ou d'un tube monoparoi. Lorsque les contacts sont normaux, nous avons pu mettre en évidence une transition supraconductrice intrinsèque dans des cordes de nanotubes à une température critique de environ 500 mK. Nous avons discuté ces résultats en prenant en compte les paramètres modifiant la supraconductivité dans des systèmes à faible nombre de canaux. Nous avons montré ainsi la possibilité d'observer un transport ohmique et cohérent dans des nanotubes de carbone. Dans le second type d'expériences, nous avons cherché à caractériser la réponse diélectrique de nanotubes multifeuillets de carbone, nitrure de Bore (BN) et de disulfure de tungstène (WS2). Pour cela, nous avons effectué des mesures de spectroscopie de perte d'énergie résolues spatialement. Nous avons d'abord montré l'adéquation d'une description classique pour rendre compte des propriétés diélectriques (1-50 eV) de nanotubes à l'aide de mesures sur des nanotubes de carbone et BN. L'importance de l'anisotropie locale dans l'interprétation des spectres a été démontrée. Les mêmes expériences menées cette fois sur des tubes de WS2 de parois d'épaisseur différentes a permis de mettre en évidence l'existence de modes électromagnétiques de surface de symétrie bien déterminée résultant du couplage des modes des surfaces internes et externes. Une même interprétation a permis de d'analyser la réponse diélectrique de tubes de carbone en termes classiques, même lorsque la paroi se réduit à un plan monoatomique.

Cette thèse décrit trois expériences portant sur les propriétés du transport électronique à l'échelle mésoscopique. La première a permis de mesurer le taux d'échange d'énergie entre électrons dans un métal contenant une très faible concentration d'impuretés magnétiques. Nous avons validé la description quantitative du rôle des impuretés magnétiques dans le régime Kondo sur ces échanges énergétiques et aussi montré que le taux global d'échange est plus fort que prévu. La seconde expérience est une mesure de la relation courant-phase dans un système constitué de deux supraconducteurs couplés par un seul atome. Elle nous a permis de conforter quantitativement la récente description de l'effet Josephson mésoscopique. La dernière expérience est une mesure de l'asymétrie des fluctuations du courant dans un conducteur mésoscopique en utilisant une Jonction Josephson comme détecteur de seuil.

Pour préparer les futures missions sur satellites en radioastronomie, le CNES est responsable d'un projet de ballon stratosphérique appelé PRONAOS-SMH pour lequel notre laboratoire doit construire le récepteur à 380 GHz. Ce projet est décrit dans l'introduction. Dans le premier chapitre, j'expose les bases de la supraconductivité, de l'effet Josephson et du fonctionnement du mélangeur SIS. Le chapitre II développe la technologie utilisée pour la fabrication des jonctions SIS: les principes de l'évaporation, de la pulvérisation, de la gravure et de la photolithographie y sont expliqués. Le troisième chapitre est plus particulièrement consacré à la description et à l'optimisation du procédé de fabrication des jonctions en Nb/AI-A1Ox/Nb. Des jonctions fiables de petite dimension (1 micron carré) et de forte densité de courant sont obtenues. Les études nécessaires pour parvenir à ce résultat sont détaillées. L'intégration de ces jonctions dans des récepteurs millimétriques et submillimétriques est décrite dans le chapitre IV. Les premiers résultats obtenus dans le récepteur à 380 GHz sont prometteurs : une température de bruit de 310 K DSB pour le récepteur dans son ensemble a été mesurée à 374 GHz.