Bien que les interconnexions optiques sur de longues distances soient supplantées depuislongtemps par leurs homologues électriques, la fabrication tout optique d'interconnexions surcourtes distances n'a pas encore été achevée en raison de la difficulté à les intégrer de manièresimple et rentable sur des cartes de circuits imprimés.<br />Les structures de couplage sont les éléments clés de ces dispositifs d'interconnexion sur courtesdistances car d'une part elles peuvent limiter significativement l'efficacité globale des composants etd'autre part, représentent la majeure partie de leur prix. Nous avons choisi de travailler avec descouplages à réseaux qui ont l'avantage d'être compatible avec les technologies planaires existantesainsi qu'avec une production en série. Dans ce manuscrit, nous proposons de fabriquer et decaractériser un démonstrateur tout optique comprenant deux réseaux résonnants agissant commeles portes d'entrée et de sortie de la lumière propagée dans un guide d'ondes multimode. Sondesign est original et permet théoriquement d'atteindre une efficacité de 90 %.<br />Dans le cadre d'un réseau d'excellence européen en micro-optique (NEMO), nous avons comparél'efficacité de deux démonstrateurs fabriqués sur le même principe. Le premier utilise des matériauxcommerciaux pour la fabrication des réseaux de diffraction et du guide d'ondes multimode tandisque le second utilise des matériaux innovants (tels que les matériaux hybrides organo-minéraux)ainsi que des procédés développés au laboratoire Hubert Curien.

Les lasers solides dopés terres rares ont certains avantages: ils sont compacts, possèdent un fort rendement et leur faisceau est de bonne qualité. Le principal problème limitant la puissance est la production de chaleur inhérente au processus laser. Cette thèse comporte un premier volet consacré à l'étude de nouveaux matériaux à forte résistance à la puissance de pompage: GdVO4 :Yb et CaGdAlO4 :Yb en particulier. Des émissions laser quasiathermiques et des impulsions ultra-brèves ont été obtenues dans ce dernier. Dans un second volet, une nouvelle méthode d'assemblage par voie sol-gel a été étudiée pour créer des sources composites permettant une dissipation efficace de la chaleur. Avec cette technique, les homo-assemblages (matériaux de même nature chimique) présentent les mêmes capacités de résistance que ceux obtenus par la méthode de soudage par diffusion. Les hétéroassemblages (deux matériaux différents) sont difficiles à obtenir par diffusion mais, avec une interface issue du procédé sol-gel, ils ont résisté jusqu'à 200°C et 15 W de pompage. Les pertes lasers à l'interface sont négligeables et la température dans le matériau est abaissée de près de 40%.

La combinaison d'entités organiques et inorganiques au sein d'une même phase a pour but de créer des matériaux à propriétés spécifiques, issues de la synergie entre les propriétés des sous-réseaux individuels. Cette combinaison constitue la majeure partie de mon mémoire de thèse qui décrit différentes voies de synthèse de microsphères hybrides carraghénane/silice, soit à partir de carraghénnanes seuls, soit à partir de microsphères revêtues d'une couche de polymère polycationique (Poly-L-lysine). Différents paramètres ont été testés : nature du précurseur silicique, rapport précurseur/eau, pH, catalyseur. Les résultats montrent qu'il est possible d'obtenir des morphologies différentes (microsphères pleines, système core-shell) et avec des textures variant selon les conditions de synthèse. Les caractéristiques morphologiques, texturales et structurales des microsphères avant et après calcination à 550°C, sont déterminées par microscopie à balayage électronique, analyse thermogravimétrique, microscopie optique à fluorescence confocale, microanalyse électronique par rayon X (EDX) et aussi par adsorption d'azote Nous permettant de suggérer le mode de formation de ces matériaux.

Ce travail a consisté à synthétiser un matériau hybride polyimide/silice par voie Sol-Gel. La préparation de ces matériaux pose un problème de compatibilité entre les phases organique et inorganique. La silice et le polymère n'ont pas d'affinité particulière et ont tendance à créer une forte ségrégation de phase. Pour éviter ce phénomène plusieurs solutions ont été reportées dans la littérature, comme l'utilisation d'agent de couplage. Dans notre cas, nous avons réduit ce phénomène en créant des liens covalents entre le Celles-ci vont réagir avec la silice lors du procédé Sol-Gel. Nous avons fait varier différents paramètres tels que le taux de greffage entre les phases, ou le catalyseur utilisé lors du procédé Sol-Gel. La suite du travail a consisté à étudier les différentes morphologies obtenues en fonction de l'évolution des paramètres de synthèse. Pour cela, nous avons utilisé différentes techniques tel que l'analyse thermogravimétrique, la détermination de densité, la spectroscopie infrarouge, ou la microscopie. Ce travail nous a permis de déterminer les taux de silice, la taille des particules au sein de la matrice et leur état de dispersion. Nous avons également étudié la microstructure de nos matériaux par spectroscopie mécanique dynamique. En effet, les différentes morphologies conduisent à des effets sur le renforcement de la phase silice sur les propriétés mécaniques de nos matériaux. Nous avons ainsi pu identifier des phénomènes de percolation pour certains de nos matériaux. Dans un dernier temps, nous avons étudié les propriétés de perméation gazeuse de nos matériaux, afin de tirer les grandes évolutions des coefficients de perméabilité et de sélectivité en fonction du taux de silice et du taux de greffage entre la phase organique et inorganique. Nous avons ainsi montré que l'introduction de la silice et le greffage de celle-ci avec le polymère conduisaient à des matériaux moins perméable, mais généralement plus sélectif.

Dans le but de générer de la lumière blanche, une diode bleue peut être associée à des luminophores qui convertissent une partie de la lumière bleue de la diode en une lumière visible de plus basse énergie. Classiquement, cette conversion de lumière est assurée par des luminophores de taille micronique, du YAG:Ce le plus souvent. Compte tenu de la taille des luminophores, ces couches sont diffusantes, ce qui favorise l'extraction hors de la couche haut-indice de la lumière émise. Mais cette extraction n'est pas contrôlée et entraîne des pertes d'énergie. Afin de diminuer ces pertes dues à la diffusion, notre stratégie consiste à réaliser des couches de conversion de lumière à base de nanoparticules au lieu des luminophores microniques classiquement utilisés. Pour pouvoir prévoir et contrôler complètement l'extraction de la lumière alors guidée dans la couche de conversion transparente, la microstructure diélectrique de la matrice contenant les nanoparticules doit être optimisée. Dans un premier temps, nous avons mis en évidence, sur des couches modèles composées d'une matrice sol-gel contenant des luminophores moléculaires, la possibilité d'extraire la lumière piégée dans une couche luminescente par une structuration périodique adéquate de sa surface. Un facteur 10 d'extraction a notamment été obtenu aux petits angles, correspondant à un facteur 5 en intégrant sur tous les angles. Nous avons ensuite développé des nanoparticules de YAG:Ce dont les propriétés optiques ont été optimisées pour se rapprocher de celles du matériau massif. Une procédure de recuit protégé a notamment été développée, permettant d'améliorer considérablement la photostabilité et le rendement interne des nanoparticules tout en conservant leur petite taille et leur bon état de dispersion. Enfin les particules ont été incorporées dans des couches transparentes afin de réaliser des couches de conversion de lumière, qui ont ensuite été déposées sur des diodes bleues.

Des poudres de LiNbO₃ ou de LiTaO₃ ont été préparées par la méthode sol-gel à partir d'alcoolates de lithium et de niobium ou de tantale. Des céramiques de bonne compacité ont été frittées à des températures de 1075 et 1150°C respectivement. Divers paramètres ont été considérés : structure, état d'association et concentration du précurseur, rapport eau/alcoolate, nature du solvant. Leur influence sur la compacité, la microstructure des céramiques et sur les propriétés diélectriques et ferroélectriques a été déterminée.

Les biopuces sont utilisées en biologie moléculaire et pour le diagnostic. La lecture est généralement réalisée en «end-point» mais le suivi en temps réel donne accès à des données complémentaires. Avec les biopuces à fluorescence, ces expériences sont limitées par 1fluorescence de la solution d'hybridation contenant les cibles marquées. Pour atténuer ce signal parasite, il est possible d'exciter sélectivement la surface avec une onde guidée dans le substrat. L'utilisation de guides d'ondes minces permet de diminuer le signal parasite d'un facteur 103 et d'augmenter l'éclairement d'un facteur 104 par effet de confinement. La principale difficulté concerne le couplage de l'onde guidée. Dans ce travail, nous proposons un système de couplage innovant, simple et efficace basé sur l'incorporation de fluorophores dans les guides. Tout d'abord, un procédé sol-gel de synthèse à basse température de guide d'ondes à haut indice avec de faibles pertes optiques a été développé. Un chélate d'europium est ensuite incorporé à la matrice pour le couplage. Les couches dopées ont de bonnes propriétés optiques et des taux d'absorption élevés. La fluorescence guidée des sources permet l'excitation de spots biologiques ce qui valide l'architecture proposée. L'éclairement est homogène avec une sensibilité équivalente à celle d'un système conventionnel. Enfin, la fonctionnalisation de la surface a été étudiée pour permettre l'accrochage de biomolécules en surface. Le système développé a permis la réalisation d'expériences biologiques complètes en présence d'une solution d'hybridation. Une diminution significative de la fluorescence parasite a été mesurée par rapport au système conventionnel.

This work deals with the search for new molybdate-type catalyst formulations for the activation of light alkanes and their conversion to alkenes. In the first part, we showed that is possible to stabilize the beta-phase of NiMoO4 (as pure phase) by incorporating a certain amount of Co in its lattice. The sol-gel method was also applied to the synthesis of solid solutions of NiMoO4 and CoMoO4. The main difference between the bulk and silica-dispersed Ni-Co-Mo catalysts prepared by citrate or sol-gel methods as well as impregnation, is related to the fact that it is possible to stabilize the beta-Ni1-xCoxMoO4 phase throughout the whole composition range in the dispersed catalysts. Moreover, the catalytic data emphasize the advantage of using mixed Ni-Co molybdates in comparison with simple Ni or Co molybdates and also the fact that a higher activity is reached when these active phases are dispersed in a silica matrix. In the second part, we reported on the synthesis, characterization and catalytic activity of solid solutions of Ni and Co molybdates dispersed on different supports such as Al2O3, MgO, TiO2, ZrO2 and Al2O3-MgO. These experiments demonstrate that supporting or dispersing the mixed Ni1-xCoxMoO4 phase on any kind of support leads to the preferential stabilization of the beta-phase. It was also shown that catalysts characterized by intermediate acid-base properties give better catalytic performances than those with high acidity or high basicity. Bi and/or Ln- (La, Ce, Pr, Sm, Tb) modified Ni, Co and mixed Ni-Co molybdates were prepared, characterized and investigated from the point of view of their catalytic behaviour. The incorporation of a lanthanide in Ni and/or Co molybdate stabilizes the b-phase for citrate-prepared catalysts. Concerning the catalytic activity of these solids, a strong enhancement of the catalytic activity and the selectivity towards propene is observed when solid solutions of beta-NiMoO4 and beta-CoMoO4 are modified by a lanthanide, except in the case of Sm. The Tb-modified catalyst is the one displaying the highest propene productivity, but the most selective catalysts are those modified by La or Pr. Incorporation of Ce strongly improves the catalytic activity, more than propene selectivity. The presence of Bi in the formulation of the catalyst results in a lower propene selectivity.

Throughout this thesis work, various catalysts were investigated with combinational approach to develop highly active and selective novel catalysts for direct epoxidation of propylene to PO using molecular oxygen. The promoted and un-promoted silver (Ag), copper (Cu), ruthenium (Ru), manganese (Mn) mono and multimetallic catalytic systems over different silica supports were prepared via sol-gel method and incipient wetness method. In addition to support effect, the effects of different promoters on the catalytic performances of these catalyst candidates were investigated. The study showed that commercial silica (c-SiO2) is the most effective support when compared to silica (SiO2) and silica synthesized with templete (t-SiO2). Among bimetallic catalytic systems containing Ag, Ru, Mn and Cu metals, c-SiO2 supported Cu-Ru catalyst was determined as the most active catalytic system. In addition, the most effective v catalyst and promoter in the epoxidation reaction was determined as NaCI promoted Cu-Ru catalyst supported over c-SiO2 with 35.98% selectivity&amp / 9.55% conversion (3.44% yield) at 3000C and 0.5 feed gas ratio (C3H6/O2).. In the study, the selected catalysts showed low and high PO productivity were also investigated by characterization techniques such as XRD, XPS, BET and FTIR.It was inferred from characterization tests that bimetallic systems reveal a synergistic behavior by exposing more active sites on the silica support material with respect to their monometallic counterparts. Besides, NaCl catalytic promoter has a strong interaction particularly with the Cu sites on the Cu/Ru/SiO2 catalyst surface, altering the electronic structure of Cu sites that favors to PO production.

Ion-sensitive field effect transistors (ISFET's) have many advantages than the conventional ion selective electrodes. There exhibt the advantages of small size, fast response and compatible with conventional IC technologies. The general structure of ISFET is the same as that of MOSFET. However, the main difference is that the metal gate in MOSFET is replaced by reference electrode/electrolyte/sensing insulator structure in ISFET. The insulator surface will suffer the change of potential as the sample is immersed into electrolyte, by which, we can measure the pH or other ionic concentration. Amorphous barium titanate (a-BaTiO3) thin film as the pH-sensing layer of the ion-sensitive field-effect transistor is prepared by a sol-gel technique. The stock solution in a concentration about 0.42M is obtained. The barium titanate thin films are deposited on SiO2(1000&#x00C5;)/p-Si substrates, and the EIS structure is frabricated. The fabrication parameters of BaTiO3 thin films are made up of the thickness of 120-360 nm and the firing temperature between 350¢J and 850¢J. The flat-band voltage(£GVBF) is shifted by C-V measurement. The pH sensitivity is on the downside because the thin films thickness and defect increase. The results reveal the MIS C-V curve. The optimum conditions are found that the annealing temperature is about 350¢J, and the sensitivity of about 59.02 mV/pH with regression of 0.9991. The pH response of 40-59 mV/pH in the range of pH 2-12 exists when the a-BaTiO3 thin film with thickness of about 120-360nm at the firing temperature between 350¢J and 550¢Jare prepared. To decrease the fabrication cost, so the numbers of mask and fabrication steps should be minimized, which are reduced to two from four and 10 from 16 steps. Two masks were used to accomplish a-BaTiO3 gated ISFET. I-V curve shows that the a-BaTiO3 gated ISFET exhibits pH responses of about 38 ~48.7 mV/pH in the linear region(IDS=30 £gA and VDS¡×0.2 V), and -11~-24.8 £gA/pH in the satiation region(VGS=3 V and VDS¡×3.5 V), and the regression of above 0.997 was achieved. Both of C-V and I-V curves revealed the BaTiO3 thin films could be used in the ISFET gate.