Dans cet exposé je présenterai les idées essentielles qui ont conduit à introduire la notion d'antenne en optique. Je présenterai les caractéristiques de ces objets, baptisées nanoantennes, ainsi que plusieurs réalisations récentes. Je détaillerai enfin le fonctionnement de deux types d'antenne : l'antenne patch plasmonique et une sphère diélectrique en tant
qu'antenne plasmonique.

The hard-disk model has exerted outstanding influence on computational
physics and statistical mechanics. Decades ago, hard disks were the first
system to be studied by Markov-chain Monte Carlo methods and by molecular
dynamics. It was in hard disks, through numerical simulations, that a
two-dimensional melting transition was first seen to occur even though such
systems cannot develop long-range crystalline order. Analysis of the system
was made difficult by the absence of powerful simulation methods.
In recent years, we have developed a number of powerful Monte Carlo
algorithms for hard disks and related systems. I will in particular show how
the powerful event-chain Monte Carlo algorithm which has allowed us to prove
that hard disks melt with a first-order transition from the liquid to the
hexatic and a continuous transition from the hexatic to the solid.

L'effet Casimir est une prédiction de la théorie quantique des champs, à l’interface avec des problèmes ouverts de la physique fondamentale comme le problème de l'énergie du vide ou les tests de la loi de gravité à courte distance. L’expression simple et universelle écrite par Hendrik Casimir correspond à une idéalisation qui ne décrit pas les expériences réelles. Les effets de la réflexion imparfaite des miroirs, des fluctuations thermiques, de la géométrie plan-sphère utilisée dans les expériences précises sont de mieux en mieux pris en compte. Des progrès sont encore nécessaires en ce qui concerne le rôle des irrégularités des surfaces, rugosité et irrégularités du potentiel (« patch effect »). On présentera l’état actuel de la comparaison entre théorie et expériences pour la force de Casimir entre miroirs métalliques et on insistera sur quelques points qui ne sont pas encore résolus, après des années d’améliorations à la fois théoriques et expérimentales. (Ref: Astrid Lambrecht, Serge Reynaud, Casimir Effect, Theory and Experiments http://arxiv.org/abs/1112.1301v1)

La physique consiste a identier dans notre environnement des sequences qui se repetent et a essayer de les decrire avec un nombre minimal de lois. Dans ce seminaire, l'environnement sera le Sport et plus particulierement les sports de balles. La premiere partie portera sur l'aerodynamique et les trajectoires et la seconde sur les impacts.

L'eau bout à 100°C et gèle à 0°C... en général ! En effet, il est possible de surchauffer ou de surfondre l'eau au delà de ces limites, le liquide devenant alors métastable. L'eau surfondue présente de nombreuses anomalies, dont l'explication théorique est encore débattue. Je présenterai rapidement les scénarios proposés, en particulier celui d'un second point critique qui terminerait une ligne de transition du premier ordre entre deux états liquides. Nous nous intéressons à une autre zone métastable, beaucoup moins explorée : l'eau à pression négative. Tout liquide peut résister à une traction mécanique, en raison des forces de cohésion entre les molécules. L'eau, qui possède une grande tension de surface, peut ainsi dépasser -1000 bar ! Je décrirai les différentes méthodes que nous employons pour générer ces pressions et les mesurer. Elles ont mis en évidence une nouvelle anomalie de l'eau, relative au seuil d'apparition des bulles de vapeur, ou cavitation. Enfin, je présenterai les expériences de spectroscopie que nous construisons pour obtenir des informations sur le diagramme de phase de l'eau à pression négative.

Le comportement des objets de la physique quantique est dominé par la dualité onde-particule, Cette caractéristique fondamentale est singulière. Parfaitement décrite par la mécanique quantique, elle échappe à notre intuition et elle est habituellement considérée comme sans équivalent possible en physique classique. Nous avons récemment montré qu'une gouttelette, rebondissant sur une surface liquide vibrée, peut se coupler aux ondes de surface qu’elle génère. Elle forme alors un “marcheur” auto-propulsé associant une particule à une onde. Nous présenterons plusieurs expériences visant à comprendre comment, dans ce système classique, une onde étendue et une particule localisée peuvent avoir une dynamique commune. On verra que, de manière inattendue, on retrouve une forme de principe d'incertitude ainsi qu'une forme de quantification des orbites. On montrera que dans ces expériences la structure du champ d'onde contient une mémoire de la trajectoire récente de la particule. C'est cet effet de « mémoire de chemin » qui est responsable des comportements observés. Les limites dans lesquelles ce système macroscopique et dissipatif peut être comparé aux objets quantiques seront discutées.

Many non-equilibrium features of biological systems are associated to the presence of active elements, which operate using an input of chemical energy. This is the case for instance with molecular motors, which are enzymes capable to convert the chemical energy obtained from ATP hydrolysis into mechanical work. Due to their small size, these enzymes operate typically far from equilibrium and undergo large fluctuations. As a result, in these systems, thermodynamic quantities like work or heat are only defined in a statistical sense, and their study requires stochastic thermodynamics. Biofilaments like microtubules and actin filaments, display unusual non-equilibrium dynamical behaviors, and are also capable to convert chemical energy into mechanical work. Finally, we conclude with some general ideas concerning the application of stochastic thermodynamics to driven or slowly evolving non-equilibrium systems.

En présence d'un potentiel aléatoire, le mouvement classique d'une particule est typiquement diffusif, avec une constante de diffusion dépendant du degré de désordre. Quand les interférences quantiques entre différents chemins sont pris en compte, la situation peut être radicalement différente, conduisant en particulier à un phénomène de localisation appelé localisation d'Anderson, et à une transition diffusif-localisé, i.e. métal-isolant, quand on modifie l'amplitude du désordre. Ces effets sont très sensibles à la préservation de la cohérence de phase quantique et donc difficiles à observer expérimentalement. En utilisant des ondes de matière atomiques à très basse témpérature, manipulées par des champs lasers, on a pu observer directement la localisation d'Anderson, la transition métal-isolant et en mesurer finement les propriétés caractéristiques. Ces études ouvre des perspectives nouvelles pour l'étude du transport quantique, en présence de désordre et/ou d'interactions.

Les lasers à cascade quantique sont des émetteurs unipolaires dont la fréquence d'émission est ajustable depuis la gamme THz jusqu'à l'infrarouge moyen.  Mais il est de plus en plus difficile de réaliser l'inversion de population lorsque la fréquence laser diminue. Après un rappel des propriétés et du fonctionnement de ces hétérostructures nous examinerons les raisons des pertes non radiatives de porteurs d'une part ainsi que les mécanismes de réabsorption des photons émis par les électrons de la structure.