Carbon nanotubes (CNTs) possess extraordinary mechanical, thermal, and electrical properties due to their atomically perfect structure and sp2-hybridization. Recently, Single-wall CNTs (SWCNTs) have become an interesting host for the nanoscale confinement of fluids, with a wealth of surprising phenomena appearing: spontaneous filling, frictionless mass transport, unusual phase diagram, etc[1]. Most of these phenomena are still under debate and call for experimental confirmation. But the field is struggling with finding experimental approaches sensitive enough to carry out measurements at the level of individual nanotubes. SWCNT field effect transistors (SWCNT-FETs) showed that the electronic properties of SWCNTs are sensitive to their diameter, defects, doping, adsorbates, and environment [2], [3].In this contribution, we demonstrate that individual carbon nanotube field effect transistors (CNTFET) are excellent tools for this aim, for the first time allowing to precisely identify water confined inside the nanotube. By studying the electrical performances of several unopened and opened CNTFETs submitted to various atmosphere and temperature treatments, i.e. dry air, humidity, secondary vacuum, and current annealing, we show that it is possible to distinguish water being outside and inside the nanotube, just outside, or the nanotube free from water. We thus observed that for opened SWCNT both secondary vacuum and current annealing move threshold gate voltage towards more negative values, while for closed SWCNT secondary vacuum had no effect compared to current annealing. To sum up, the current annealing treatment is essential to distinguish water adsorbed outside from water confined inside. We show that this behavior is universal, as all devices' metallicities behave similarly, provided that the surface of the nanotube is pre-cleaned by current annealing. We will also discuss the mechanisms behind the coupling of electronic transport and the presence of water.Our results open up the possibility to use CNTFET for instance reliable, selective, and sensitive chemical and biological sensors, and also, to resolve the long-standing questions in the nanofluidic community about the behavior of water under nanoscale confinement.Reference:[1] T. A. Pascal, W. A. Goddard, and Y. Jung, “Entropy and the driving force for the filling of carbon nanotubes with water,” Proc. Natl. Acad. Sci., vol. 108, no. 29, pp. 11794–11798, 2011, doi: 10.1073/pnas.1108073108.[2] D. Cao et al., “Electronic sensitivity of carbon nanotubes to internal water wetting,” ACS Nano, vol. 5, no. 4, pp. 3113–3119, 2011, DOI: 10.1021/nn200251z.[3] I. Heller, A. M. Janssens, J. Männik, E. D. Minot, S. G. Lemay, and C. Dekker, “Identifying the mechanism of biosensing with carbon nanotube transistors,” Nano Lett., vol. 8, no. 2, pp. 591–595, 2008, DOI: 10.1021/nl072996i.

Depuis des années, les déchets collectés lors d’expéditions menées en mer sont triés, comptés etcaractérisés pour quantifier l’ampleur de la pollution plastique. Si la prise de conscience de la pollutionplastique était initialement liée à l'omniprésence des macro-déchets, il est désormais clair que lapollution la plus problématique est "invisible", c'est-à-dire due à des débris de plus petite taille (microet nano-plastiques) provenant de la dégradation des macro-déchets. Néanmoins , la quantité totale, ladistribution en taille des déchets plastiques dans les différents compartiments environnementaux,ainsi que leur évolution temporelle sont toujours source de questionnement. Dans l’état actuel desconnaissances, les données de terrain sur la distribution en taille des particules de plastique collectéesà la surface des océans présentent les caractéristiques suivantes. En parcourant les tailles de la plusgrande à la plus petite, un premier pic d'abondance est observé autour de 1 mm. Entre 1 mm etenviron 150 μm, on trouve très peu de particules. L'abondance augmente à nouveau de 150 μm à 10μm, avec une quantité de particules de plusieurs ordres de grandeur supérieure à celle trouvée autourde 1 mm.Dans cette présentation, nous proposerons une nouvelle approche théorique de la fragmentation d’undéchet, permettant de simuler l’évolution temporelle de l'abondance et la distribution desmicroplastiques. Nous examinerons l’influence du mode de collecte et discuterons de la pertinencedes résultats obtenus en regard des données expérimentales

Cette thèse couvre les recherches conduites à l'université de Montpellier, durant les trois années de contrat financé par l'école doctorale I2S, dans le contexte de la théorie quantique des champs dans un milieu chaud et dense. Cette théorie est un cadre de travail permettant de décrire les champs quantiques à températures et densités finies. Un intérêt spécial est donné au groupe de renormalisation et ses propriétés afin de définir un meilleur schéma de resommation des divergences infrarouges, affligeant la théorie quantique des champs dans un milieu thermal. Nous commençons par définir la méthode dite ``renormalization group optimized perturbation theory'' (RGOPT), consistant à optimiser la série perturbative en accord avec le groupe de renormalisation, un cadre de travail permettant de resommer les divergences infrarouges, puis nous discutons son application dans différents modèles. Premièrement, l'application au modèle scalaire, plus simple que la chromodynamique quantique (QCD), au troisième ordre perturbatifs où nous constatons une forte amélioration de la convergence de la série perturbative ainsi qu'une diminution drastique de la dépendence d'échelle de renormalisation résiduelle. Puis, nous explorons le cas de la QCD à haute densités et température nulle, où nous déterminons une resommation originale à tous les ordres des logarithmes dominants et sous-dominants. La discussion est ensuite étendue pour incorporer l'application de la méthode de resommation RG dans le secteur des quarks, et une première approche à l'extension de ce formalisme au secteur des gluons massifs, décrit par le formalisme Hard Thermal Loop (HTL), est exploré. Finalement, nous discutons une première application de cette méthode de resommation pour la détermination d'une équation d'état pour les étoiles à neutrons.

The frequency and current dependences of the optical output spectral noise density, Slph, in p-InAsSbP/n-InAs infrared light emitting diodes (LEDs) has been measured for the first time. LEDs with emission centered at wavelengths  = 2.8 and 3.5 µm have been studied. In both cases, in the frequency range 2 ≤ f ≤ 100 Hz the noise spectrum is 1/f like. At constant LED pumping current, Slph is proportional to the photocurrent squared (~ Iph2). The 1/f noise intensity Slph for the LED with emission centered at  = 2.8 µm is ~2 times higher. In the LED pumping current range 0.02  ILED  0.1 A (60  jLED  300 A/cm2) the optical output 1/f noise is practically independent of ILED. The intensity of the LEDs’ optical output 1/f noise is less than the intensity of the photodiode reverse bias current noise by ~4 orders of magnitude.

La deuxième révolution quantique, née dans les années 1980, vise à exploiter les propriétés de la mécanique quantique pour concevoir et construire des dispositifs innovants.Les défauts ponctuels optiquement actifs dans les semiconducteurs font partie des systèmes quantiques étudiés et ont la particularité de se comporter comme des atomes artificiels à l'état solide.Cela implique que, isolés à l'échelle individuelle, ils présentent une émission de photons uniques qui peut être utilisée pour les communications quantiques.De plus, certains défauts présentent un état de spin électronique ou nucléaire détectable et contrôlable qui peut être utilisé comme mémoire ou capteur quantique.Le silicium est le principal semiconducteur de l'industrie électronique et la plateforme idéale pour la nanofabrication à grande échelle de circuits quantiques.Cependant, les défauts luminescents de ce semiconducteur à faible bande interdite ont été peu étudiés pour les applications quantiques, avec le premier isolement d'un défaut optiquement actif n'ayant été rapporté que récemment.L'étude de ces défauts s'est d'abord concentrée sur le centre G, un défaut à base de carbone, qui présente une émission de photoluminescence aux longueurs d'onde utilisées dans les télécommunications par fibre optique, et possède un état de spin non nul qui peut être exploité pour les technologies quantiques.Dans ce contexte, des échantillons de silicium implantés en carbone ont été explorés, assurant non seulement la création et la détection de centres G uniques, mais révélant également de multiples défauts fluorescents individuels non identifiés émettant dans le proche infrarouge.Parallèlement à cette exploration, des échantillons de silicium implanté ont été analysés, permettant la première isolation du centre W, un défaut intrinsèque du silicium.Sur ces différents émetteurs, des études de spectroscopie optique couplées à l'analyse de l'émission de photons uniques ont révélé des propriétés non accessibles par des mesures d'ensemble.L'observation de défauts individuels intégrés dans des plaquettes de silicium sur isolant ouvre la possibilité d'explorer les technologies quantiques basées sur les défauts dans le silicium, telles que la photonique quantique intégrée et les communications quantiques.Une prochaine étape consisterait à démontrer le contrôle des états de spin, ce qui pourrait conduire au développement d'une interface spin-photon efficace fonctionnant à la longueur d'onde des télécommunications.