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Université de Franche-Comté
/ 22-07-2009
Makoudi Younes
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L'élaboration d'auto-assemblages constitués par des molécules conjuguées, sur des surfaces semi-conductrices et stables à température ambiante, est l'un des défis majeurs qui doit être résolu pour permettre l'avènement de l'électronique moléculaire. Au cours de ma thèse, j'ai développé de nouveaux concepts permettant d'aboutir à ce type d'assemblage en évitant une trop forte interaction molécule/silicium. Pour cela, j'ai adopté trois stratégies distinctes en fonction de la dimensionnalité des édifices moléculaires recherchés: 1) minimiser l'interaction molécule/silicium en utilisant une surface de silicium très dopée en atomes de bore, 2) utiliser l'effet template d'une reconstruction 1 D semi-métallique de l'interface SmSi pour créer et auto-aligner des molécules, 3) et protéger le squelette conjugué des molécules organiques et guider un assemblage bidimensionnel en utilisant des molécules zwitterioniques. Les images STM à très haute résolution sous ultra-vide et à température ambiante ont été obtenues. Tous les résultats expérimentaux sont confortés par des calculs de type Théorie de la Fonctionnelle Densité.
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Université de Franche-Comté, Université Mouloud Mammeri (Algérie)
/ 26-11-2008
Belkhir Abderrahmane
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Cette thèse constitue un ensemble de travaux et de réflexions sur la question de la modélisation des applications électromagnétiques en nano-optique en utilisant la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD). Dans un premier temps, des codes FDTD bidimentionnels pour le calcul de bandes interdites photoniques ont été mis en oeuvre. Ces algorithmes tiennent comptes de la dispersion des métaux nobles dans la gamme optique décrite par le modèle de Drude ou de Drude-Lorentz. Ces programmes FDTD permettent de tenir compte de la propagation soit dans le plan perpendiculaire au plan d’invariance (appelé "cas dans le plan" ou "in-plane" en anglais) pour les deux polarisations TE et TM ainsi que le cas d’une propagation quelconque hors du plan (ou off-plane). Plusieurs diagrammes de bandes sont calculés et présentés pour les structures carrées et triangulaires dans les cas diélectriques et métalliques. Ensuite, nous avons implémenté un code BOR-FDTD, basé sur la discrétisation des équations de Maxwell exprimées en coordonnées cylindriques, pour la modélisation des guides d’ondes (ou d’autres objets) à symétrie de révolution. Les conditions absorbantes PML pour décrire l’espace libre sont intégrées à la BOR-FDTD ainsi que les deux modèles de Drude et de Drude-Lorentz. Des simulations ont été effectuées pour le calcul de modes propres de guides d’ondes coaxiaux et cylindriques sub-longueurs d’ondes faits en métal parfait et en métal réel (argent par exemple). Les résultats montrent la possibilité de guider des signaux optiques sans beaucoup de pertes dans un guide coaxial fait en argent de dimensions sublongueur d’onde. Ce dernier résultat est original et constitue une très importante avancée dans le domaine de la "nanoconnectique" en optique, plus particulièrement pour l’optique intégrée. Puis, un autre code numérique FDTD-3D a été élaboré pour la modélisation des structures périodiques (type cristaux photoniques tridimensionnels) éclairées en incidence oblique. Ce code intègre aussi les couches absorbantes PML ainsi que les modèles de dispersion de Drude et de Drude-lorentz. Les résultats obtenus sont comparés à ceux issus d’autres modèles théoriques. Les applications de ce code à l’étude de radôme, à l’excitation du mode TEM de la structure métallique à ouvertures annulaires et aux calculs des spectres d’extinction Raman montrent l’efficacité de la FDTD pour la modélisation de telles structures.
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Université de Franche-Comté
/ 18-09-2008
Wang Zhao
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Le but de cette thèse était de modéliser la réponse mécanique de nanotubes de carbone à des champs électriques. Nous avons commencé par utiliser le potentiel AIREBO dans des simulations de dynamique moléculaire afin d'étudier l'élasticité non-linéaire et la limite de déformation en torsion de divers nanotubes, en fonction de leur longueur, rayon et chiralité. Nous trouvons notamment que le module d'Young effectif des tubes décroît d'autant plus vite que la chiralité est faible. D'autre part, nous montrons que la limite de l'énergie stockable par atome lors de la torsion d'un tube est d'autant plus grande que le diamètre est petit. Nous modélisons ensuite, de façon atomistique, la distribution surfacique de charge électrique sur des nanotubes de carbone possédant une charge nette. Nous retrouvons notamment l'effet de pointe classique avec un très bon accord quantitatif avec des résultats expérimentaux obtenus par microscopie à force électrostatique. Par combinaison des méthodes utilisées dans les études précédentes, nous simulons la déflection de nanotubes semi-conducteurs et métalliques par un champ électrique extérieur, dans une configuration de type interrupteur moléculaire. L'effet des caractéristiques géométrique des tubes et du champ sur cette déflection ont été systématiquement étudiés. En outre, nous avons vu que des simulations de dynamique moléculaire avec le potentiel AIREBO permettent de retrouver quantitativement les énergies expérimentales d'adsorption du benzène, du naphtalène et d'anthracène sur le graphite. Ce type de simulation nous permet d'avancer sur la voie de la compréhension de la sélectivité de l'adsorption de certaines molécules surfactantes à plusieurs cycles benzéniques sur des nanotubes de chiralité donnée.
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Université de Franche-Comté
/ 14-12-2007
Poujet Yannick
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57 diapositives
Depuis quelques années, la communauté scientifique internationale s’intéresse fortement aux transmissions exaltées de la lumière à travers des films métalliques nanostructurés (ou « tamis à photons ») dans le domaine du visible et de l’infra-rouge. Ces tamis à photons offrent en effet de nombreuses applications dans le domaine de la nanophotonique (microscopie, fluorescence, SERS, génération de second harmonique, lithographie, filtrage, modulation...). Dans ce travail de thèse, nous proposons d’utiliser comme nano-structure. une matrice d’ouvertures annulaires percées dans un film opaque d’or ou d’argent. Ce type de cavités coaxiales rend possible l’excitation d’un mode guidé qui permet d’atteindre des transmissions nettement supérieures (90%) à celles obtenues par des tamis à photons basés basée sur les différences finies dans le domaine temporel pour résoudre les équations de Maxwell. L’influence des paramètres géométriques (diamètre intérieur et extérieur des ouvertures, période de la matrice, épaisseur du film métallique) et de la nature du métal est ainsi étudiée de façon à optimiser la configuration et d’obtenir une forte transmission dans le domaine du visible. Une cartographie du champ à l’intérieur des cavités ainsi qu’à la surface du métal est également calculée afin de caractériser l’exaltation du champ à l’intérieur des cavités et de déterminer la nature du mode guidé. Ce travail théorique s’appuie sur des caractérisations expérimentales effectuées en champ proche et en champ lointain. L’étude en champ proche a permis de cartographier le champ électrique au voisinage immédiat des ouvertures annulaires : la structure expérimentale met en évidence le rôle fondamental du mode TE11 dans l’exaltation de la transmission. Parallèlement, des spectres expérimentaux obtenus en champ lointain confirment, pour un film d’argent, une transmission d’environ 90% en parfait accord avec les prévisions théoriques. Ce résultat constitue, à notre connaissance, une première mondiale et offre de nombreuses perspectives quant aux applications possibles de tels tamis à photons à ouvertures annulaires.
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Université de Franche-Comté, Université de Technologie Belfort Montbéliard (UTBM), Institut National de Recherche sur les Transports et leur Sécurité ; Université Henri Poincaré .
/ 07-12-2007
Blunier Benjamin
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L'amélioration, l'avenir et la commercialisation des piies à combustible (PàC) reposent en grande partie sur l'optimisation et la conception du système de gestion de l'air et en particulier sur le système de compression. La première partie du travail a consisté en une recherche approfondie sur les PàC, la gestion de l'air et sur les compresseurs. Cette recherche a montré que dans une première phase, deux types de compresseurs sont à privilégier : les compresseurs centrifuges et à spirales (scroll). Une modélisation analytique de ce dernier a été réalisée. Le modèle étant analytique, il permettra par le moyen d'une optimisation sous contrainte d'obtenir différentes géométries qui seront adaptées aux objectifs visés. Un banc de test automatisé a été réalisé. Celui-ci es pourvu d'un système d'acquisition et de commande (dSPACE) permettant d'identifier le système et de prototyper des lois de commande en vue d'une commande optimale du compresseur. Afin de contrôler le compresseur et de déterminer son influence dans la gestion de l'air de la pile, il a été nécessaire de modéliser la PàC. Ce modèle a été réalisé en utilisant une approche originale : chaque partie de la pile est modélisée séparement en incluant les phénomènes multi-physiques au sein du même composant. Le modèle prend en compte la dynamique des pressions dans les canuax cathodiques, les phénomènes de diffusion ainsi que les phénomènes de transferts d'eau dans la membrane. Cette modélisation a été développée dans un langage description multi-physique standardisé par IEEE : le langage VHDL-AMS. Les résultats de modélisation et de simulation ont été validés expérimentalement sur un système PàC de 1,2 kW.
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Université de Franche-Comté
/ 27-11-1998
FOLTETE Emmanuel
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Trois nouvelles méthodes d'identification modale de structures linéaires et faiblement non-linéaires sont proposées dans ce mémoire. La mise en œuvre expérimentale de la méthode d'appropriation développée au Laboratoire de Mécanique Appliquée permet de mesurer directement sur la structure les modes propres réels du système conservatif qui lui est associé. Elle est particulièrement adaptée à l'utilisation de moyens de mesure optique tels que l'interférométrie holographique. On présente ensuite une technique d'extraction des modes propres réels à partir des modes propres complexes du système dissipatif. Les modes réels sont estimés par calcul d'appropriation sur des fonctions de réponse fréquentielle simulées par superposition des modes complexes. Enfin, une méthode globale d'identification de structures faiblement non-linéaires présentant des modes couplés a été étudiée. Son objectif n'est pas de localiser et identifier les non-linéarités de façon précise, mais de prendre en compte leurs effets sur les réponses de façon simple. Ces trois techniques sont validées sur des tests simulés et expérimentaux.
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Université de Franche-Comté
/ 16-05-1987
Lakhlifi Azzedine
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Ce travail est une étude théorique de la dynamique d’une molécule toupie symétrique piégée dans une matrice de gaz rare ou d’azote à basse température. Il s’agit d’interpréter les résultats expérimentaux récents obtenus en spectroscopie infrarouge haute résolution et en double résonnance sur bande v2 de vibration inversion de l’ammoniac isolée dans le cristal. Plusieurs étapes ont été considérées : I) le calcul des surfaces de potentiel entre la molécule et la matrice, II) la séparation de l’Hamiltonien général après renormalisation, III) le calcul du profil spectral, IV) la détermination des mécanismes de relaxation de l’énergie vibrationnelle. Le spectre infrarouge calculé de NH3 et de ND3 est en remarquable accord avec le spectre expérimental. Les états d’inversion et d’orientation de NH3 et de ND3 sont suffisamment perturbés par la matrice pour donner lieu à un important rétrécissement du doublet d’inversion, à une structure élargie de raies de rotation R et à une structure plus compacte des raies Q. Les processus de collision inélastique à deux phonons (à très basse température) puis élastique (à température plus élevée) sont responsables des élargissements observés sur les raies de vibration-inversion-orientation. Les temps de relaxation de l’énergie vibrationnelle obtenus pour NH3 piégée en matrice d’argon et de xénon sont également en bon accord avec les mesure de double résonnance. Le canal prédominant de relaxation correspond au transfert de l’énergie sur les états d’orientation de la molécule avec assistance de deux phonons de cristal. Les autres mécanismes relaxationnels (relaxation multiphonique) s’effectuent sur des temps 1000 fois plus longs. Les matrices (Ar, Xe et n2) réagissent très différemment aux mouvements d’orientation-inversion-translation de la molécule d’ammoniac. Les phénomènes inertiels qui prennent en compte l’entrainement des atomes ou molécules voisins de la molécule optique modifie le schéma des niveaux de l’ammoniac de façon considérable.
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