Mesurer nécessite d'évaluer les incertitudes de mesure. Une mesure scientifique n'a de sens qu'accompagnée de son incertitude, ce qui permet de fixer le nombre de chiffres significatifs de sa valeur numérique. Ceci permet par exemple de vérifier la conformité d'une série de pièces usinées à un cahier des charges qualité.Les méthodes de calcul des incertitudes-types conformes aux recommandations internationales sont présentées progressivement, après avoir distingué les erreurs des incertitudes.Des vidéos d'expérience, accompagnées de cours et de nombreux exercices, devraient vous permettre d'exprimer correctement vos résultats de mesure, quelle que soit la grandeur mesurée et les appareils utilisés.https://socles3.unisciel.fr/course/view.php?id=555

Bien que l'eau soit une des matières les plus répandues à la surface de la terre et directement impliquée dans un grand nombre de phénomènes, qu'ils soient naturels ou artificiels ; et bien que sa molécule ne soit constituée que de 3 atomes, elle recèle encore de nombreux de mystères. Toutes ses propriétés physiques et chimiques ne sont pas encore bien comprises, notamment lorsqu’elle se trouve confinée dans des espaces nanométriques. Elle fait donc toujours l'objet d'études fondamentales approfondies. Cependant, les nombreuses difficultés techniques rencontrées lorsque l’on veut travailler à l’échelle nanométrique font qu’aujourd’hui, l’essentiel des études publiées sont théoriques et non expérimentales. Le besoin d’obtenir des données expérimentales est indispensable.C’est dans ce contexte très général que s’inscrivent les recherches expérimentales rapportées dans cette thèse. Les travaux menés sont séparables en deux parties distinctes mais qui visent à apporter, de façons différentes, leur contribution à l’étude de l’eau en milieu confiné. La première partie consiste en la mise au point d’un protocole expérimental destiné à fabriquer des microsystèmes étanches à l’eau liquide, à des pressions partielles de vapeur d’eau ou à du vide. La fabrication de ces microsystèmes repose sur les techniques de microlithographie et sur l’utilisation de la résine SU-8. Nous montrons qu’il est possible de réaliser des microsystèmes imperméables à l’eau et étanches au vide dont les parois de SU-8 ne sont pas plus épaisses que 100µm et hautes de 30µm. Le protocole proposé s’avère donc tout à fait adapté à la réalisation de Lab-on-Chip/microplateformes de nanofluidique dédiées à l’étude de l’eau confinée et circulant dans un nanopore. La deuxième partie rapporte toute une étude sur l’impact de l’eau sur le comportement électrique de µ-transistors à effet de champ dont le canal est constitué d’un unique nanotube de carbone (CNTFET). La réalisation de cette étude à nécessiter de concevoir puis fabriquer par des techniques relevant de la microélectronique un µ- constitué de plusieurs microélectrodes au contact d’un seul nanotube ; ces électrodes permettant soit d’effectuer des mesures électriques soit par effet joule, d’ouvrir le nanotube à des endroits bien précis ou de le porter à des températures suffisamment élevées pour éliminer toute trace d’eau de son environnement. La réponse électrique du CNTFET en fonction de l’environnement autour du nanotube, i.e. eau liquide, air ambiant, vide, est analysée. Une comparaison est faite entre les réponses obtenues lorsque le nanotube est fermé ou ouvert. Il est ainsi possible de proposer un modèle qualitatif simplifié d’interaction avec l’eau et de distinguer l’impact créé par l’eau adsorbée à l’extérieur du tube de celui associé à l’eau confiné dans le tube. Ce travail pionnier ouvre de nombreuses perspectives dans les domaines de la nanofluidique de l’eau et des études fondamentales sur sa structure et la dynamique de ses molécules en milieu confiné. En tout premier lieu, il servira au développement d'une µ-plateforme de mesures fondés sur les caractéristiques électromécaniques d'un nanotube de carbone unique en presence d'eau solide, liquide ou vapeur.

Monodispersed hollow periodic mesoporous organosilica nanoparticles (HPMO-NPs) with a controlled core cavity and a periodic mesoporous organosilica (PMO) shell are successfully synthesized using a dual templating approach. The PMO shell synthesized by the sol–gel route exhibits a hybrid organic-inorganic framework based on phenylene bridges. The HPMO spherical nanoparticles with a diameter above 500 nm were characterized using a multiscale approach through TEM, BET, SAXS, and FT-IR. They are shown to offer an open periodic mesoporosity, a hollow cavity with a size tailored by thediameter of the core template, and finally, a high surface area (833 m 2 · g−1 ). In addition, we demonstrate that, through the same approach, the size of these hollow spherical nanoparticles can be tuned. Indeed, sub-50-nm hollow nanoparticles with mesoporous shells have also been obtained. The differences observed in the textural properties of these two sizes of hollow mesoporous nano-objects are discussed.

Despite several decades of development, microfluidics lacks a sealing material that can be readily fabricated, leak-tight under high liquid water pressure, stable over a long time, and vacuum compatible. In this paper, we report the performances of a micro-scale processable sealing material for nanofluidic/microfluidics chip fabrication, which enables us to achieve all these requirements. We observed that micrometric walls made of SU-8 photoresist, whose thickness can be as low as 35 $μ$m, exhibit water pressure leak-tightness from 1.5 bar up to 5.5 bar, no water porosity even after 2 months of aging, and are able to sustain under $10^{-5}$ mbar vacuum. This sealing material is therefore reliable and versatile for building microchips, part of which must be isolated from liquid water under pressure or vacuum. Moreover, the fabrication process we propose does not require the use of aggressive chemicals or high-temperature or high-energy plasma treatment. It thus opens a new perspective to seal microchips where delicate surfaces such as nanomaterials are present.

In this article, we conduct comparative studies on the optical properties of metallic carbon nanotubes. First, we compare the complex dielectric constant predicted by an analytical model, the linear surface conductivity model, with ab initio calculations based on density functional theory. We highlight the similarities and differences between these two models, with the major discrepancy being the significantly different behavior of the plasma frequency with respect to the carbon nanotube diameter. In the second step, we compare the predictions of these models with experimental measurements of the dielectric function. We demonstrate that the screened plasma frequency serves as a reliable quantifier for distinguishing between the two models. In conclusion, we find that the ab initio calculations more accurately describe the optical properties of metallic carbon nanotubes compared with the commonly used linear surface conductivity model.

Due to their atomically excellent structure and sp2-hybridization, carbon nanotubes (CNTs) have exceptional mechanical, thermal, and electrical properties. Single-walled CNTs (swCNTs) have recently gained interest as an intriguing host for the nanoscale confinement of fluids, with a variety of unexpected phenomena such as spontaneous filling, frictionless mass transport, unusual phase diagram etc[1]. The majority of these phenomena are still under debate and require experimental confirmation. However, it is challenging in this field to find experimental methods sensitive enough to carry out measurements at the level of individual nanotubes. The electronic properties of swCNTs are demonstrated to be sensitive to their diameter, defects, doping, adsorbates, and environment via swCNT field effect transistors (swCNT-FETs)[2], [3].In this contribution, we show that individual carbon nanotube field effect transistors (CNTFET) are the perfect tool for achieving this goal, enabling for the first time to accurate identification of water confined inside the nanotube. By investigating the electrical performances of several unopened and opened CNTFETs submitted to different atmosphere and temperature treatments, such as dry air, humidity, secondary vacuum, and current annealing, we demonstrate that it is possible to distinguish between water being outside and inside of the nanotube, just outside, or the nanotube free from water. Hence, we found that secondary vacuum and current annealing both shift the threshold gate voltage of opened swCNTs towards more negative values, however, the secondary vacuum had no effect on closed swCNTs compared to current annealing. In conclusion, the current annealing process is essential to distinguish water adsorbed outside from water confined inside swCNT. We demonstrate that this behavior is uniform across all devices’ metallicities, assuming that the nanotube’s surface has been pre-cleaned using current annealing. We will also discuss the mechanism behind the coupling of electronic transport and the presence of water.Our findings open up the possibility of using CNTFET to address long-standing issues in the nanofluidic community regarding the behavior of water confinement at the nanoscale, and also to use them for reliable, sensitive, and selective chemical and biological sensors.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.