Texte remanié de: Diss.--Blacksburg (Va.)--Virginia polytechnic institute and State university.

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This thesis has detailed the extensive analysis of the XAS and RIXS spectra of LiFePO4 and FePO4, with the primary focus on LiFePO4. One of the primary motivations for this study was to understand the electronic structure of the two compounds and, in particular, shed some light on the nature of electron correlation within the samples. Two classes of band structure calculations have come to light. One solution uses the Hubbard U parameter, and this solution exhibits a band gap of about 4 eV. Other solutions that use standard DFT electron correlation functionals yield band gaps between 0 and 1.0 eV. <p>The RIXS spectra of LiFePO4 and FePO4 were analyzed using Voigt function fitting, an uncommon practice for RIXS spectra. Each of the spectra was fit to a series of Voigt functions in an attempt to localize the peaks within the spectra. These peaks were determined to be RIXS events, and the energetic centers of these peaks were compared to a small band gap band structure calculation. The results of the RIXS analysis strongly indicate that the small gap solution is correct. This was a surprising result, given that LiFePO4 is an ionic, insulating transition metal oxide, showing all of the usual traits of a Mott-type insulator. <p>This contradiction was explained in terms of polaron formation. Polarons can severely distort the lattice, which changes the local charge density. This changes the local DOS such that the DOS probed by XAS or RIXS experiments is not necessarily in the ground state. In particular, polaron formation can reduce the band gap. Thus, the agreement between the small gap solution and experiment is false, in the sense that the physical assumptions that formed the basis of the small gap calculations do not reflect reality. Polaronic distortion was also tentatively put forward as an explanation for the discrepancy between partial fluorescence yield, total fluorescence yield, and total electron yield measurements of the XAS spectra of LiFePO4 and FePO4.

This thesis has detailed the extensive analysis of the XAS and RIXS spectra of LiFePO4 and FePO4, with the primary focus on LiFePO4. One of the primary motivations for this study was to understand the electronic structure of the two compounds and, in particular, shed some light on the nature of electron correlation within the samples. Two classes of band structure calculations have come to light. One solution uses the Hubbard U parameter, and this solution exhibits a band gap of about 4 eV. Other solutions that use standard DFT electron correlation functionals yield band gaps between 0 and 1.0 eV. <p>The RIXS spectra of LiFePO4 and FePO4 were analyzed using Voigt function fitting, an uncommon practice for RIXS spectra. Each of the spectra was fit to a series of Voigt functions in an attempt to localize the peaks within the spectra. These peaks were determined to be RIXS events, and the energetic centers of these peaks were compared to a small band gap band structure calculation. The results of the RIXS analysis strongly indicate that the small gap solution is correct. This was a surprising result, given that LiFePO4 is an ionic, insulating transition metal oxide, showing all of the usual traits of a Mott-type insulator. <p>This contradiction was explained in terms of polaron formation. Polarons can severely distort the lattice, which changes the local charge density. This changes the local DOS such that the DOS probed by XAS or RIXS experiments is not necessarily in the ground state. In particular, polaron formation can reduce the band gap. Thus, the agreement between the small gap solution and experiment is false, in the sense that the physical assumptions that formed the basis of the small gap calculations do not reflect reality. Polaronic distortion was also tentatively put forward as an explanation for the discrepancy between partial fluorescence yield, total fluorescence yield, and total electron yield measurements of the XAS spectra of LiFePO4 and FePO4.

Zugl.: Chemnitz, Techn. Univ., Diss., 2008

This work is dedicated to the study of two antiferromagnetic materials that are suitable for use in spintronic devices. In series of FeRh samples we studied the transition temperature between the antiferromagnetic and ferromagnetic phases. We developed a method based on material optical response for a quick determination of this temperature, which enabled us to study with a spatial resolution of 1 μm a magnetic inhomogeneity of prepared samples.We also developed a method for a determination of the Néel temperature and the magnetization easy axis position in thin films prepared from compensated antiferromagnetic metal. We successfully applied this method on an uniaxial sample of CuMnAs and we discussed its applicability for a research of samples with a biaxial magnetic anisotropy.

Ce travail est consacré aux études théoriques et expérimentales du profil spectral des raies d'absorption du dioxyde de carbone, une espèce clé dans l'atmosphère de la Terre. Le but de ce travail est de tester les différents modèles du profil spectral des raies d'absorption de CO2. Dans un premier temps, des mesures des paramètres spectroscopiques du CO2 pur dans l'infrarouge proche en utilisant un système de diode laser à cavité externe ont été effectuées. Différents modèles de profil spectral ont été utilisés pour ajuster les spectres mesurés. Les résultats montrent que le profil de Voigt mène à de larges différences avec les spectres mesurés et qu’il est nécessaire de prendre en compte à la fois des changements de vitesse et des dépendances en vitesse des paramètres collisionnels pour décrire correctement le profil spectral. Le modèle HTP a alors été utilisé pour modéliser le profil spectral de CO2. Ce modèle a donc pu être testé et validé par cette étude. Des simulations de dynamique moléculaire pour CO2 pur et CO2 perturbé par N2 ont ensuite été effectuées afin d’étudier plus précisément les effets non-Voigt observés. Le but a été ici de déterminer l’influence de plusieurs paramètres sur ces effets. Nous avons alors pu comparer les simulations à des mesures. Pour le CO2 pur, nous avons pu montrer que le choix du potentiel intermoléculaire pour modéliser les interactions existantes n’avait pas d’influence sur l’évolution de ces effets avec la pression. Aucune dépendance rovibrationelle n’a pu être mise en évidence. Les résultats pour CO2 dans N2 ont montré une dépendance de l’évolution de ces effets en fonction du rapport de mélange utilisé. / This work is devoted to the theoretical and experimental studies of the spectral shape of isolated absorption lines of carbon dioxide, a key species of the Earth's atmosphere. The objective of this PhD thesis is to test the different line-shape models that take into account various velocity effects affecting the spectral shape of CO2 absorption lines. The experimental part consists of measurements of spectroscopic parameters of pure CO2 using a tunable External Cavity Diode Laser setup. In the theoretical part, different spectral profiles were used to fit the measured spectra. The results show that the Voigt profile leads to important residuals and it is thus necessary to take into account both Dicke narrowing and the speed dependence of collisional parameters to adequately describe the experimental spectral profile. The HTP profile, developed recently, was also used to model the spectral profile of CO2 lines. This model has been validated by this study. Molecular dynamics simulations for pure CO2 and CO2 perturbed by N2 were also conducted to study more precisely the “non-Voigt” effects observed. The goal here was to determine the influence of several parameters on these effects. We compared the theoretical simulations with our measurements. For pure CO2, we could show that the intermolecular potential chosen to model the existing interactions had no influence on the evolution of these effects as a function of pressure. Furthermore, no rovibrational dependence could be found. The results for CO2 mixed in N2 showed a dependence of the evolution of these effects depending on the CO2/N2 mixing ratio.

La thèse porte essentiellement sur la stabilisation indirecte de certains systèmes d’équations couplées moyennant un seul contrôle agissant localement à l’intérieur ou sur le bord du domaine. La nature du système ainsi couplé dépend du couplage des équations et du type de l’amortissement, et ceci donne divers résultats de stabilisation (exponentielle ou polynômiale) des systèmes étudiés. D’abord, dans le cas de la stabilisation d’un système de Bresse formé de trois équations d’ondes couplées, un amortissement local de type chaleur est appliqué à une seule équation. Par une méthode fréquentielle combinée avec une méthode de multiplicateurs par morceau la décroissance exponentielle de l’énergie du système est établie sous la condition d’égalité de vitesses de propagation des ondes. Dans le cas contraire, une décroissance polynomiale est assurée. Ensuite, un système de deux équations d’ondes couplées sous l’effet d’un seul amortissement frontière appliqué à une seule équation est considéré. Dans ce cas, la stabilité du système est influencée par la nature algébrique du terme de couplage ainsi que par la nature arithmétique du quotient de vitesses de propagation des ondes. Par conséquence, différents résultats de stabilité exponentielle ou polynomiale sont établis. Une étude spectrale conduit à l’optimalité des résultats obtenus. Finalement, dans le cas de la stabilisation d’un système de deux équations d’ondes couplées, un amortissement localement distribué de type Kelvin-Voight est appliqué à une seule équation. D’abord, d’après un théorème de Hormander, un résultat d’unicité est montré et par conséquent la stabilité forte du système est assurée. Ensuite, une décroissance polynomiale de l’énergie du système est établie. / Résumé en anglais non disponible

Zugl.: Chemnitz, Techn. Univ., Diss., 2008.

Les capsules, formées d’une goutte protégée par une membrane élastique, sont très présentes naturellement et dans diverses applications industrielles, mais peu d’études ont exploré les phénomènes transitoires de leur relaxation. L’objectif est d’étudier l’influence de l’inertie et du confinement sur la relaxation d’une capsule sphérique (1) pré-déformée en ellipsoïde et relâchée dans un canal carré où le fluide est au repos, (2) sous écoulement dans un canal carré à expansion soudaine (‘marche’). La capsule est modélisée comme un fluide Newtonien dans une membrane hyper-élastique sans épaisseur ni viscosité, et simulée en couplant les méthodes Volumes Finis - Eléments Finis - frontières immergées. Sa relaxation dans un fluide au repos comporte 3 phases : amorçage du mouvement du fluide, phases rapide puis lente de rétraction de la membrane. Trois régimes existent selon le rapport de confinement et le rapport des nombres de Reynolds et capillaire : amortissements pur, critique ou oscillant. Un modèle de Kelvin-Voigt inertiel est proposé pour prédire les temps de réponse et aussi appliqué à une capsule en écoulement dans le canal microfluidique avec marche. La comparaison aux simulations 3D montre sa pertinence aux temps courts de la relaxation. Ces travaux ouvrent la voie à l’étude d’écoulements transitoires de capsules confinées dans des systèmes microfluidiques complexes. / Capsules, made of a drop protected by an elastic membrane, are widly present in nature and in diverse industrial applications, but few studies have explored the transient phenomena governing their relaxation. The objective of the PhD is to study the influence of inertia and confinement on the relaxation of a spherical capsule (1) pre-deformed into an ellipsoid and released in a square channel where the fluid is quiescent, (2) flowing in a square channel with a sudden expansion (‘step’). The capsule is modeled as a Newtonian fluid in a hyperelastic membrane without thickness or viscosity and is simulated coupling the Finite Volume - Finite Element - Immersed Boundary Methods. Its relaxation in a quiescent fluid exhibits three phases: the initiation of the fluid motion, the rapid and then slow retraction phases of the membrane. Three regimes exist depending on the confinement ratio and the Reynolds to capillary number ratio: pure, critical or oscillating damping. A Kelvin-Voigt inertial model is proposed to predict the response time constants and also applied to a capsule flowing in the microfluidic channel with a step. The comparison to 3D simulations shows its relevance at short relaxation times. This work paves the way to the study of transient flows of capsules confined in microfluidic devices.