Dans un effort de miniaturisation des dispositifs optoélectroniques, les progrès en nanosciences ont permis la conception d’antennes optiques dans la gamme spectrale de la lumière visible et proche infrarouge. Toutefois, les pertes par effet Joule des antennes optiques faites de métaux nobles affectent significativement leur rendement. Pour y remédier, les nanotubes de carbone métalliques ont été envisagés comme antennes optiques permettant ainsi, de part leur géométrie (diamètre de l’ordre du nanomètre et longueur de l’ordre du micromètre) et l’absence de défauts cristallins en leur structure, de remplacer les métaux nobles. Il a été démontré que les nanotubes de carbone métalliques possèdent des propriétés électriques exceptionnelles en transport électronique, c’est à dire aux basses fréquences. Néanmoins, aux fréquences optiques, leur potentiel restait encore à explorer. Ces travaux de thèse ont permis, entre autres, de répondre à la question suivante : jusqu’à quelle fréquence peut-on parler de nanotubes de carbone « métalliques » ? Pour cela, je présenterai les propriétés optiques des nanotubes de carbone métalliques de l’ultraviolet à l’infrarouge lointain. Leurs propriétés optiques sont issues de mesures de réflectance, extraites à partir d’une analyse de Kramers-Kronig et sont comparées à deux modèles largement utilisés. Cette comparaison nous a permis de mettre en avant la nécessité d’utiliser des calculs ab-initio pour prédire les propriétés optiques des nanotubes de carbone métalliques. Cette étude approfondie offre désormais la possibilité de faire des prédictions précises et quantitatives pour toutes applications novatrices impliquant des nanotubes de carbone métalliques, contribuant ainsi à l’avancement significatif de notre compréhension de ces matériaux.





La soutenance durera 45 minutes et se fera en français devant le jury composé de Laëtitia Marty (Institut Néel-Grenoble), Luca Perfetti (LSI-Ecole polytechnique-Paris), Aloyse Degiron (LMPQ-Paris), Etienne Gaufrès (LP2N-Bordeaux), Jean-Louis Bantignies (L2C-Montpellier) et Laurent Alvarez (L2C-Montpellier).

Domain Wall Networks are defects of the quantum vacuum which can be generated after phase transition taking place in the early universe. Since we do not observe such objects today, if they form then they must annihilate early on. I will discuss recent advances in our understanding of how Primordial Black Hole can be produced during the annihilation stage. Wormholes to parallel universes can also be generated.

L’optimisation des pulvérisations phytosanitaires sur les grandes cultures est un enjeu environnemental et sanitaire majeur. C’est dans ce contexte, qu’en partenariat avec la Compagnie Fruitière, leader européen dans la production de bananes, nous étudions les mécanismes d’interactions physico-chimiques de formulations phytosanitaires modèles avec les feuilles de bananier. Ces formulations sont développées pour lutter contre la Cercosporiose noire du bananier, une des maladies les plus graves pour la production des bananes qui cause des pertes importantes de rendement et de qualité des fruits. Nous comparons après mise en contact avec une feuille de bananier, les propriétés d’impact, d’étalement et d’imprégnation d’une huile minérale seule, d’émulsions directes de cette huile utilisées actuellement par notre partenaire, et d’émulsions inverses originales de cette même huile.
Dans un premier temps, nous caractérisons la stabilité la distribution de taille des gouttelettes de la phase dispersée ainsi que les propriétés rhéologiques des différentes émulsions.
L’impact de gouttes individuelles des différentes formulations sur une feuille de banane est visualisé par une caméra rapide. L’analyse de la dynamique d’impact révèle qu’aux temps courts (<10ms), les gouttes d’émulsion directe exhibent un phénomène d’éclaboussures qui génère l’émission de gouttelettes secondaires issues de la goutte initiale après impact sur la feuille, puis se rétractent ; au contraire, les émulsions inverses s’étalent sans se déstabiliser et sans rétractation, de manière assez similaire aux gouttes d’huile pure. L’absence d’éclaboussures pourrait constituer un avantage des émulsions inverses par rapport aux émulsions directes, tant en termes de réduction de la dispersion de la maladie que du risque phytosanitaire de pollution des sols.
L’évolution de l’étalement d’un volume contrôlé de sprays de ces différentes formulations sur la feuille de banane est quantifiée. On observe, dans tous les cas un étalement anisotrope, privilégié dans la direction des nervures secondaires de la feuille. Aux temps longs (t<35min)) toutes les formulations exhibent une évolution lente du taux de couverture du spray suivant une loi de puissance t$^\alpha$, $\alpha$=0.27±0.05 compatible avec la loi de Tanner pour l’’étalement d’une goutte individuelle. Cependant l’étalement des sprays de gouttes d’émulsion directe est précédé par une période de latence (t<2min) où le taux de couverture n’évolue pas.
L’imprégnation de l'huile et des émulsions est étudiée par micro-spectroscopie infrarouge. À la suite du dépôt d’un film épais d’huile sur la surface, les cartographies infrarouges démontrent que l'huile s'accumule principalement dans les parenchymes palissadiques des feuilles. Les études de dynamique d’imprégnation suggèrent une diffusion de Fick de l’huile précédée avec un coefficient de diffusion effectif D = (1.2±0.8) ×10$^{−12}$ m$^2$/s, précédé d’une d’un temps de latence de l’ordre de 3.6 heures. Dans les mêmes conditions expérimentales, pour les émulsions inverses, l'imprégnation de l'huile est observée, mais absente dans le cas d'une émulsion directe. Ce résultat suggère le rôle majeur de l’interface huile /feuille dans le processus d’imprégnation. L'imprégnation des émulsions sous forme d'un spray est elle aussi quantifiée et confirme un mécanisme d’imprégnation privilégié pour l’émulsion inverse.

Many important processes in chemistry and biology occur at interfaces where the molecular interactions and dynamics significantly differ from those observed in the bulk. Proper characterization of the behavior of peptides and proteins at macromolecular interfaces, including their reversible adsorption to surfaces and their folding into the membrane, is a prerequisite for understanding fundamental physiological processes stemming from intracellular reactions. A powerful noninvasive, optical, surface analytical tool is vibrational sum frequency generation (VSFG) spectroscopy, which often enables direct observation of the structural and dynamical properties of interfacial molecules. Nevertheless, the acquisition times and spectral resolution of traditional broadband VSFG spectrometers are far from ideal to follow the interaction of macromolecules at bio-interfaces in real-time and in situ.

In my talk, I will provide an overview of our mid-IR light sources integrated into our unique high-resolution 100-kHz VSFG spectrometer. By employing such a spectrometer, the collection of vibrational spectra of biologically relevant macromolecules at air-solid, air-liquid, and buried interfaces has become possible at an unprecedented combination of signal-to-noise ratios, acquisition times, and spectral resolution in the spectral range of 770-3800 cm-1. I will present examples of in situ peptide and protein folding at model cell membranes and a model system for studying protein-protein interactions or even enzymatic reactions.