Le but de cette thèse est de faire évoluer les connaissances et la compréhension des systèmes lubrifiants en milieux aqueux, synthétiques comme biologiques. Pour cela, nous élaborons des systèmes de monocouches auto-assemblées de microgels thermosensibles de pNIPAM cationiques afin d’en étudier les propriétés mécaniques et nanotribologiques. Nous mettons au point plusieurs synthèses de microgels afin d’étudier l’effet de l’élasticité sur le comportement tribologique. Nous regardons également l’effet de la nature du greffage des microgels en sur-face, en élaborant une méthode de couplage chimique novatrice, pour comparer les propriétés de monocouches physi- et chimisorbées. Nous étudions les propriétés mécaniques en mi-lieux aqueux des couches des différents microgels en fonction de la température, de la nature du greffage et du sel en présence, à l’aide d’une Microbalance à Cristal de Quartz avec mesure de Dissipation (QCM-D). Le coeur de notre étude est réalisé à l’aide d’un Appareil de Forces de Surface (SFA) modifié pour permettre des mesures tribologiques, dont les résultats seront traités en deux parties. La première consiste à caractériser les forces normales de surface lors-que l’on comprime deux surfaces décorées de microgels. La seconde est constituée de l’ana-lyse de ces surfaces sous compression et cisaillement. Nous explorons les propriétés lubrifiantes du système et observons l’apparition une force de normale dépendant de la vitesse de cisaillement, et dont nous cherchons l’origine. Nous avons ainsi découvert un mécanisme propre au substrat souple, décoré de particules discrètes avec un contact répulsif sans friction à longue portée. / The aim of this project is to advance the knowledge and understanding of lubricating systems, whether synthetic or biological, in aqueous media. For this purpose, we develop self-assem-bled monolayer 2D-arrays of cationic pNIPAM thermosensitive microgels in order to study their mechanical and nanotribological properties. We establish several synthetic routes to modulate the microgel rigidity and study its effect on the tribological behaviour. We also look at the effect of the grafting nature of microgels on the substrate, by developing an innovative chemical coupling method, to compare the properties of physisorbed and chemisorbed mon-olayers. We probe the mechanical properties of the microgel layers in aqueous environment while varying the temperature, the nature of the grafting and the salts added to the system, primarily by using a Quartz Crystal Microbalance with Dissipation monitoring (QCM-D). The core of our study is performed using a modified Surface Forces Apparatus (SFA) which allows for tribological measurements, the results of which will be treated in two parts. First, we char-acterise the normal surface forces when compressing two surfaces decorated with the micro-gel layers. Second, we study the behaviour of these surfaces under compression and shear. We explore their lubricant properties and observe the appearance of a shear-induced velocity-dependent lift force, whose origin we seek to determine. We thus discovered a mechanism specific to a compliant substrate, decorated with discrete particles presenting a repulsive con-tact without friction at long range.

Hydrogen desorption mechanisms on hydrogenated silicon surface such as H/Si(1 00)-1x1, H/Si(l00)-2xl and H/Si(100)-3x1 surfaces have been explored by theoretical calculations with slab models. Similar desorption mechanisms have been identified for three hydrogenated surfaces and the calculated barriers were in agreement with experimental values. More interestingly, a common bridge structure has been identified as an intermediate. Its unique electronic structure is analyzed in detail. The identification of such a structure provides an alternative account for previous experimental results on STM tip-induced desorption. / Metal atom clusters are nanoscale intermediates between metal atoms and the bulk metal. Al13- can be regarded as a cluster model for Al(111) due to its special electronic and geometric structures. The reaction between Al13- and O2 was explored by various DFT methods such as BLYP, PW91, PBE, B3LYP and BHHLYP and post-HF methods such as CCSD and QCISD(T). The calculation results demonstrated that the reaction was exothermic and thermodynamically quite favorable, and the reason for the stability of Al13- towards oxygen exposure was kinetic, due to the presence of a reaction barrier. True to the expectation of Al13- as a molecular model for the Al surface, the identification of this barrier resolved a long standing puzzle in the initial chemisorption of O2 on Al(111): a barrier was identified in experiment but not in any theoretical calculations on the ground state potential surface. / Reactions on solid surfaces play a crucial role in many technologically important areas such as corrosion, adhesion, synthesis of new materials and heterogeneous catalysis. Theoretical studies on chemical reactions at surfaces can provide much useful information to understand and control these chemical processes. The present project is devoted to explore chemical reactions occurred on the aluminum cluster of Al13- and on the Si(100) surface by first principle calculations, using Gaussian 03 and Vienna Ab Initio Simulation Package (VASP). / The Al13-+HX reactions, with HX being either HCl or HI, are explored by first principle calculations and two importance dynamic factors are identified. Firstly, there was a barrier to the dissociative adsorption of FIX on the surface of an Al13- cluster, which involved charge transfer from Al13-. Secondly, the H atom could be bonded to the cluster in multiple ways, similar to the top, bridge and hollow adsorption sites on Al(111) surface. With a large amount of energy (>40 kcal/mol) deposited during the formation of Al13 -HX-, the H atom could easily migrate among these sites, similar to the diffusion of H on metal surfaces. The two dynamic factors were therefore important considerations in the formation and dissociation of Al 13-HX- And moreover, these dynamic factors make Al13- a fascinating model to probe the dynamic aspect of surface reactions, which should be an important consideration in the reactivity of other metal clusters. / Yuan, Qinghong. / "October 2009." / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 72-01, Section: B, page: . / Thesis (Ph.D.)--Chinese University of Hong Kong, 2010. / Includes bibliographical references. / Electronic reproduction. Hong Kong : Chinese University of Hong Kong, [2012] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Electronic reproduction. Ann Arbor, MI : ProQuest Information and Learning Company, [200-] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Abstract also in Chinese.

Mes travaux ont porté sur la classification et la rigidité des points critiques de la fonctionnelle d'aire -- variétés minimales et apparentées -- pour des surfaces dans l'espace euclidien ou plus généralement dans certains espaces homogènes. Le cadre est riemannien ou hermitien, et je me suis attaché à comprendre et décrire la structure de l'équation aux dérivées partielles associée au problème géométrique, et celle de ses solutions. En utilisant des paramétrisations conformes, j'ai caractérisé notamment les solutions satisfaisant des conditions géométriques ou topologiques telles que le plongement, la fermeture des périodes en genre un (pour des tores lagrangiens) ou l'isopérimétrie.<br /><br />Dans une première partie, j'aborde essentiellement les surfaces minimales « classiques » dans l'espace euclidien de dimension 3, dont la structure analytique est donnée par la représentation de Weierstrass. Celle-ci peut-être utilisée pour ramener un problème sous contrainte topologico-géométrique (nombre de bouts, courbure totale finie, simple périodicité) à un problème d'analyse complexe sur une surfaces de Riemann, et j'en déduis un théorème de rigidité concernant l'escalier de Riemann. Mais les résultats les plus importants concernent le comportement des bouts minimaux plongés, de courbure totale infinie mais de type fini. On montre en effet que l'hypothèse de plongement contraint considérablement les données de de l'immersion, ce qui a pour conséquence géométrique que la surface est 0-asymptotique à l'hélicoïde. Ce résultat joue un rôle dans la preuve récente par Meeks et Rosenberg de l'unicité de l'hélicoïde comme surface proprement plongée simplement connexe.<br /><br />Dans la seconde partie, j'expose mes travaux sur le problème isopérimétrique dans les espaces plats périodiques de dimension trois. C'est un problème encore ouvert aujourd'hui, qui concerne les surfaces à courbure moyenne constante. J'ai notamment travaillé sur la conjecture sphère-cylindre-plan dans les tores de dimension 3, et démontré des inégalités pointues classifiant les cas (variétés, volumes) où la conjecture est vérifiée. Dans un autre registre, j'ai montré que les surfaces CMC possédant trop de symétries (les retournements diagonaux) ne peuvent être isopérimétriques, à l'exception des sphères bien sûr. Enfin, une étude numérique justifie que ce problème reste si difficile à résoudre.<br /><br />En troisième partie se trouvent mes travaux sur les surfaces lagrangiennes stationnaires hamiltoniennes, dans l'espace euclidien de dimension quatre, et aussi dans les espaces symétriques hermitiens. Après une introduction à ce domaine de la géométrie, on montrera que l'équation aux dérivées partielles de ce problème variationnel est associée à un système intégrable (comme dans le cas des surfaces CMC), avec différentes applications, telles la construction de tores de type fini, ou par potentiel suivant la méthode DPW (via les groupe de lacets). Cette approche est raffinée dans le cas euclidien où une représentation spinorielle permet de décrire explicitement les tores stationnaires hamiltoniens, résolvant même les problèmes de périodes. Enfin une généralisation aux dimensions supérieures est esquissée.

Cette thèse porte sur la construction de nouveaux exemples de surfaces minimales dérivées de la famille de surfaces de Costa-Hoffman-Meeks. Il s'agit d'une famille de surfaces minimales complètes plongées avec trois bouts et genre k > 0. Soit M_k la surface de Costa_Hoffman_Meeks de genre k. Dans le chapitre 1, j'ai démontré que M_k est non dégénérée pour k > 37. J'ai donc étendu les résultats de S. Nayatani qui assuraient que la surface M_k est non dégénérée seulement pour k=1,...,37. Ce résultat permet de montrer dans les chapitres 2 et 3 l'existence de nouveaux exemples de surfaces minimales de genre g arbitraire à l'aide d'une procédure de collage d'autres surfaces déjà connues (parmi lesquelles y figure la surface M_k). Sans ceci, ces résultats ne seraient valables que pour k < 38. En particulier dans le chapitre 2, j'ai démontré l'existence, dans H^2 x R, (H^2 étant le plan hyperbolique) d'une famille de surfaces minimales plongées inspirées de M_k, pour tout k > 0. Ce résultat peut être censé un cas particulier d'un théorème générale de désingularisation de l'intersection de deux surfaces minimales annoncé par N. Kapouleas et jamais publié. Le chapitre 3 est consacré à la construction de trois familles de surfaces minimales simplement périodiques plongées dans R^3 dont le quotient a genre arbitraire. Les résultats présentés dans ce chapitre (obtenus en collaborations avec L. Hauswirth et M. Rodríguez) généralisent plusieurs anciennes constructions

No description available.

The effect of nano-structured surfaces on pool boiling heat transfer is explored in this study. Experiments are conducted in a cubical test chamber containing fluoroinert coolant (PF5060, Manufacturer: 3M Co.) as the working fluid. Pool boiling experiments are conducted for saturation and subcooled conditions. Three different types of ordered nano-structured surfaces are fabricated using Step and flash imprint lithography on silicon substrates followed by Reactive Ion Etching (RIE) or Deep Reactive Ion Etching (DRIE). These nano-structures consist of a square array of cylindrical nanofins with a longitudinal pitch of 1 mm, transverse pitch of 0.9 mm and fixed (uniform) heights ranging from 15 nm – 650 nm for each substrate. The contact angle of de-ionized water on the substrates is measured before and after the boiling experiments. The contact-angle is observed to increase with the height of the nano-fins. Contact angle variation is also observed before and after the pool boiling experiments. The pool boiling curves for the nano-structured silicon surfaces are compared with that of atomically smooth single-crystal silicon (bare) surfaces. Data processing is performed to estimate the heat flux through the projected area (plan area) for the nano-patterned zone as well as the heat flux through the total nano-patterned area, which includes the surface area of the fins. Maximum heat flux (MHF) is enhanced by ~120 % for the nanofin surfaces compared to bare (smooth) surfaces, under saturation condition. The pool boiling heat flux data for the three nano-structured surfaces progressively overlap with each other in the vicinity of the MHF condition. Based on the experimental data several micro/nano-scale transport mechanisms responsible for heat flux enhancements are identified, which include: “microlayer” disruption or enhancement, enhancement of active nucleation site density, enlargement of cold spots and enhancement of contact angle which affects the vapor bubble departure frequency.

The effect of nano-structured surfaces on pool boiling heat transfer is explored in this study. Experiments are conducted in a cubical test chamber containing fluoroinert coolant (PF5060, Manufacturer: 3M Co.) as the working fluid. Pool boiling experiments are conducted for saturation and subcooled conditions. Three different types of ordered nano-structured surfaces are fabricated using Step and flash imprint lithography on silicon substrates followed by Reactive Ion Etching (RIE) or Deep Reactive Ion Etching (DRIE). These nano-structures consist of a square array of cylindrical nanofins with a longitudinal pitch of 1 mm, transverse pitch of 0.9 mm and fixed (uniform) heights ranging from 15 nm - 650 nm for each substrate. The contact angle of de-ionized water on the substrates is measured before and after the boiling experiments. The contact-angle is observed to increase with the height of the nano-fins. Contact angle variation is also observed before and after the pool boiling experiments. The pool boiling curves for the nano-structured silicon surfaces are compared with that of atomically smooth single-crystal silicon (bare) surfaces. Data processing is performed to estimate the heat flux through the projected area (plan area) for the nano-patterned zone as well as the heat flux through the total nano-patterned area, which includes the surface area of the fins. Maximum heat flux (MHF) is enhanced by ~120 % for the nanofin surfaces compared to bare (smooth) surfaces, under saturation condition. The pool boiling heat flux data for the three nano-structured surfaces progressively overlap with each other in the vicinity of the MHF condition. Based on the experimental data several micro/nano-scale transport mechanisms responsible for heat flux enhancements are identified, which include: "microlayer" disruption or enhancement, enhancement of active nucleation site density, enlargement of cold spots and enhancement of contact angle which affects the vapor bubble departure frequency.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Chimie et physico-chimie des polymères : Le Mans : 2001. / Thèse : 2001LEMA1012. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p.191-196.

An STM head based on the design of Besocke was designed and constructed to have superior vibrational and thermal stability in order to produce very high resolution images. The vibrational properties and thermal properties of the head design are quantitatively analyzed and compared to the actual performance achieved. With this new STM head, we were able to implement spectroscopic dI/dV imaging techniques (conductance imaging) to observe electronic features on surfaces. Using this conductance imaging, benzene and chlorobenzene on the Si(111)7x7 surface were studied. We also present the first solid evidence that confirms that the rest atom is involved in the bonding of benzene to this surface. We show that conductance imaging does indeed show variations in the electronic structure of the surface with adsorbates, illustrating that this technique has strong potential for assigning binding sites. / xiv, 155 leaves ; 29 cm.

No description available.