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Université de Franche-Comté
/ 17-12-2010
Mishina Tatiana
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Les informations sur les raies de rotation-vibration de la vapeur d'eau et de l'ozone sont nécessaires pour les études atmosphériques ainsi que pour la modélisation du transfert radiatif, des changements du climat, la diminution de la couche d'ozone et de l'effet de serre. Les objectifs de ce travail sont focalisés sue des améliorations et des tests de certaines méthodes semi-classiques et semi-empiriques existantes pour calculer les largeurs et les déplacements collisionnels de raies spectrales ainsi que sur études de l'influence de l'interface de raies spectrales de la vapeur d'eau sur le coefficient d'absorption dans l'atmosphère. Les principaux résultats obtenus sont les suivants: I, l'utilisation de la transformation généralisée d'Euler pour la sommation de séries divergentes a permis d'obtenir une expression convergente pour la fonction d'interruption et calculer les nouvelles fonctions de résonance dans le cas des interactions dipôle-dipôle forte (HF-HF) et faible (CO-CO) et interaction dipôle-quadrupole (HF-N2);II, des coefficients d'élargissement de raies d'ozone par l'azote et l oxygéné ont été calculés par la méthode semi classique RB avec trajectoires exactes (RBE) et par la méthode semi-empirique pour la bande v1+v3; III, la dépendance vibrationnelle des trajectoires classiques a été étudiée pour la contribution du 1er ordre dans le déplacement de raies O3-N2 rovibrationnelles dans le cadre de la méthode semi-classique RBE aisi que la dépendance vibrationnelle du potentiel isotope venant du moment dipolaire et de la polarisabilité de O3; IV, les valeurs de la polarisabilité dipolaire effective dans les états vibrationnels excités ont été obtenues pour toutes les bandes vibrationnelles de la vapeur d'eau étudiées expérimentalement dans la littérature; V, les paramètres collisionnels de raies spectrales de la vapeur d'eau ont été calculés pour les états rovibrationnels très fortement excités, jusqu'à la limite de dissociation 25 000 Cm-1; VI, il est démontré que l'interface de raies spectrales de la vapeur d'eau conduit à une erreur notable dans le calcul du coefficient d'absorption atmosphérique pour des trajets inclinés dans les conditions d'hiver du modèle mid-latitude de l'atmosphère ainsi qu'à la disparition de la région de la micro-fenête pour les grandes valeurs de l'angle du zénith.
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Université de Franche-Comté
/ 17-09-2010
Kraszewski Sebastian Przemyslaw
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Ce travail de thèse concerne l'étude théorique des mécanismes d'interaction de nano structures à base de carbone avec les membranes cellulaires, constituant l'essentiel des cellules vivantes. Ce sujet très complexe compte tenu de la pluridisciplinarité de la thématique a été essentiellement réalisé à l'aide de simulations numériques. Nous avons volontairement partagé ce travail en deux parties distinctes. Nous avons d'abord étudié le fonctionnement des canaux ioniques à l'aide de la dynamique moléculaire et des études ab-initio. Ces canaux sont d'une part des protéines membranaires essentielles pour la fonction cellulaire, et d'autre part, elles constituent aussi des cibles thérapeutiques fréquentes dans la recherche des nouveaux médicaments. Dans une seconde partie, nous avons étudié le comportement d'espèces carbonées nus et fonctionnalisés tels que les fullerènes (C60) et les nanotubes (CNT) en présence de la membrane cellulaire en analysant finement le mécanisme d'ingestion (ang. Uptake) de ces vecteurs de médicaments potentiels par les membranes biologiques. Ces études en dynamique moléculaire sur des temps très longs (sub-1 s) et sur des systèmes très vastes étaient aussi le challenge du point de vu informatique. Pour palier la problématique dans le temps limité d'une thèse le développement des calcul parallèles de haute performance CPU/GPU a dû être mis en place.Les résultats obtenus tentent de mettre en évidence le rôle toxique que peuvent présenter certaines nanosructures vis-à-vis des protéines membranaires précédemment étudiées. Ce travail de thèse ouvre naturellement la voie à l'étude des nanovecteurs biocompatibles pour la délivrance des médicaments.
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Université de Franche-Comté
/ 22-11-2010
Plantard Cédric
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Cette thèse présente un projet consistant à réaliser une horloge composite combinant la stabilité à long terme du césium, la stabilité à moyen terme du maser à hydrogène, et la stabilité à court terme du VCO. Dans ce projet trois étapes sont nécessaires. La première consiste à obtenir les informations fournies par les horloges de référence. Nous utilisons une architecture basée sur le Dual Mixer Time Difference (DMTD) comprenant des ZCD. L élément principal de cette étape est la fréquence des battements générés par les mélangeurs. La seconde étape est le traitement numérique pour le contrôle du VCO. Un FPGA et un PC sont utilisés pour mesurer la fréquence des battements, pour appliquer un estimateur afin de diminuer l effet du bruit blanc, et pour contrôler le Convertisseur Numérique Analogique (CNA) utilisé dans la dernière partie. Cette dernière étape permet le contrôle du VCO, en transformant le signal numérique en signal analogique. C est un point critique parce que le CNA doit avoir une grande résolution, sans laquelle, un pas du CNA dégraderait la stabilité du système. Grâce au procédé de sur-échantillonnage nous pouvons atteindre cette stabilité et l améliorer si nécessaire. Chaque étape peut avoir des approches différentes avec des problèmes différents et le but consiste à obtenir la meilleur stabilité possible sur l ensemble de ces 3 étapes. L instabilité relative de fréquence du système doit-être inférieur à 1X10–13 @1 s et d’environ 10–15 sur le long terme pour la sortie à 100 MHz. Le système doit permettre de conserver la stabilité des horloges quand celles-ci sont libres.
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Université de Franche-Comté
/ 03-12-2009
THOMAS Caroline
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L'objet de ce travail de thèse a été l'étude du piégeage de volatils dans les clathrates hydrates.
Nous avons d’abord étudié l'influence de ces clathrates sur la composition des atmosphères planétaires en utilisant un modèle statistique dans lequel l'interaction hôte-clathrate est décrite de manière simplifiée. Cette approche a permis de démontrer que Kr et Xe, absents de l'atmosphère de Titan, ont pu être piégés dans des clathrates à la surface de ce satellite. Puis, après avoir démontré que le choix du jeu de paramètres de l'interaction hôte-clathrate peut influencer notablement les résultats du calcul de la composition des clathrates, nous avons appliqué notre modèle à l'étude de l'atmosphère de Mars. Nos résultats ont montré que la présence de clathrates sur Mars pouvait expliquer la faible quantité de méthane présente dans l'atmosphère, à condition que ces clathrates aient été (ou soient encore) en contact avec une phase gazeuse beaucoup plus riche en méthane que ne l'est l'atmosphère actuelle. En étudiant par la suite le piégeage des gaz rares, nous avons démontré que la mesure de la variation saisonnière du rapport Xe/Kr dans l'atmosphère de Mars pourrait être utilisée comme preuve de l'existence de clathrates dans le sous-sol martien.
Enfin, nous avons considéré dans notre modèle statistique une description atome-atome des interactions espèce piégée-clathrate, au lieu des approches moyennées sphériquement utilisées précédemment. Nous avons alors étudié la sensibilité du calcul de la composition des clathrates en fonction du modèle atome-atome utilisé et du nombre de molécules d'eau prises en compte dans les calculs dans le cadre d'une application à Mars.
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Université de Franche-Comté
/ 30-11-2009
Boyer Cécile
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: Ce travail de thèse a concerné l'étude des phénomènes d'absorption et d'incorporation sous forme organique du tritium dans un végétal de consommation courante, la laitue (Lactuca sativa L.), en réponse à une exposition atmosphérique. Il apparaît que la voie foliaire joue un rôle primordial dans l'absorption du tritium au sein de l'eau tissulaire des plants. Quels que soient le stade de développement des plants et les conditions d'éclairement, le temps nécessaire pour atteindre l'équilibre des concentrations dans l'eau libre et dans la vapeur d'eau de l'air est de plusieurs heures; le rapport des concentrations est alors de l'ordre de 0,4. Dans le sol, le temps de mise à l'équilibre dépasse généralement 24 heures; le rapport des concentrations à l'état stationnaire est compris entre 0,01 et 0,26. Le taux d'incorporation du tritium de l'eau tissulaire sous forme organique est de l'ordre de 0,13 à 0,16 % h-l en moyenne sur la durée de vie entière de la plante. Cependant, l'incorporation de l'OBT dépend fortement du stade de développement du végétal. La période de plus forte intégration du tritium sous forme organique correspond à la phase de croissance exponentielle des végétaux. Le dépôt et la diffusion du tritium dans le sol entrainent des activités significatives dans la fraction organique du sol. Les résultats obtenus vont globalement dans le sens d'une mise à l'équilibre des concentrations du tritium dans le végétal (eau libre et tritium organique) avec celles de l'environnement (atmosphère, sol). Certaines expériences ont néanmoins révélé des activités OBT anormalement élevées dans les laitues au regard des niveaux d'exposition et posent la question d'un possible phénomène d'accumulation locale du tritium dans la matière organique pour des conditions particulières d'exposition.
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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
/ 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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Université de Franche-Comté
/ 08-12-2010
Dahdah Jean
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Les travaux de thèses reposent sur l'étude et le développement des structurez photoniques sur niobate de lithium pour des applications capteurs de gaz. L'originalité du travail est d'étudier l'effet de l'absorption des couches de porphyrines spécifiques à la détection du benzène et déposées sur le cristal photonique sur la réponse spectrale de ce dernier. En premier lieu, une étude théorique par des méthodes numériques, maîtrisées a laboratoire d'optique (FDTD, PWE), étaient nécessaires pour étudier l'effet de la présence de certains gaz sur la réponse spectrale des cristaux photoniques. Nous avons montré qu'avec la structure choisie, une variation de la transmission de de 23% est obtenue lorsque le système est exposé à 50ppm de benzène. La sensibilité de la structure au benzène est estimée à 2,3ppm. En second lieu, nous avons étudié des réalisations en salle blanche des structures photoniques. En utilisant la méthode de gravure directe par faisceau d'ions focalisé (FIB), on a réalisé plusieurs cavités photoniques sur des guides d'ondes optiques fabriqués en collaboration avec Photoline Technologies. Un banc de caractérisation automatisé (interface GPI) en réflexion et en transmission est monté pour vérifier les prédictions théoriques. En plus, les études théoriques et expérimentales en champ proche optique ont été réalisées pour mettre en évidence la résonance des cavités gravées sur niobate de lithium.Ainsi ces études expérimentales sont les premières sur ce type de matériaux.
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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
/ 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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