Dissertationen: „Résonance de réseau de surface“

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Jimenez, Alvaro. „Une biocapteur à base de résonance de plasmons de surface intégré monolithiquement avec une source d'excitation“. Thèse, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/8178.

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Le champ biomédical n’a pas échappé à l’évolution de la technologie, elle cherche aussi à intégrer plusieurs fonctions dans un espace restreint. Un des points forts du développement est la massification de points de service, afin d'obtenir un diagnostic rapide des maladies. Le diagnostique aux premières étapes de son évolution permettra réduire considérablement les coûts associés aux traitements des patients. Le présent document exprimera une alternative à l'évolution de la technologie des biocapteurs qui sont basés sur le phénomène optique appelé résonance par plasmons de surface. Ce projet de recherche vise l’étude de l’intégration monolithique des deux tiers des composants principaux qui conforment normalement à ce type de biocapteurs optiques. Tandis que d'autres projets de recherche ont centré leurs travaux sur l’intégration de la surface de réaction et le détecteur, notre travail a pris en compte l’intégration de la source de lumière et la surface de réaction biologique. Deux types de sources ont été employés au moment de faire la conception, l’étude de matériaux, la fabrication et la caractérisation de la performance de notre dispositif. La première source a employé des puits quantiques à l’intérieur d’une gaufre de GaAs qui nécessitait un pompage optique pour son fonctionnement. La deuxième source a eu une gaufre commerciale employée pour la fabrication des diodes d’émission lumineuse verticale, qui a dû être excitée par un courant électrique. On a découvert que les deux types de sources sont complémentaires. La source avec des puits quantiques a démontré une amélioration de la performance en comparaison à notre système commercial de référence. La deuxième source a démontré la faisabilité d’intégration monolithique en permettant se rapprocher à la fabrication d’un prototype commercial. La porte reste donc ouverte pour la poursuite du développement de cette technologie en cherchant un nouveau système employant ces deux sources, mais usant de meilleures caractéristiques.

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Khourdifi, Miloudi. „Influence de la présence d'inhomogénéités (surface, interface, défaut plan) sur les vibrations acoustiques transverses dans un super-réseau“. Mulhouse, 1990. http://www.theses.fr/1990MULH0151.

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Nous avons étudié les ondes acoustiques, de polarisation transverse, associées à une interface entre un super-réseau et un substrat ou à un défaut plan dans un super-réseau. Nous avons également calculé les modifications des densités d'états (DDE) dues à la présence de ces défauts. Ces travaux qui prolongent ceux aux super-réseaux semi-infinis (avec surface libre) présentent un intérêt dans la recherche de modes acoustiques nouveaux (sans analogue dans les matériaux homogènes) et pour la caractérisation des propriétés élastiques de ces matériaux en couches minces en relation avec des expériences de diffusion de la lumière (Brillouin). Les relations de dispersions ont été obtenues analytiquement en utilisant une méthode de matrice de transfert, tandis que le calcul analytique des fonctions de Green a permis d'obtenir les DDE locales et totales. Nous avons donc montré l'existence des ondes localisées transverses à l'interface super-réseau-substrat, alors que l'interface plane entre deux milieux homogènes ne peut pas supporter de tels modes. Les relations de dispersion associées à un défaut plan (interdiffusion aux interfaces, fluctuation d'épaisseurs de couches) sont également obtenues analytiquement et leur comportement à grande longueur d'onde est étudié en fonction des paramètres. Les DDE relatives à une couche superficielle distincte du super-réseau (encapsulage) sont également obtenues

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Brenet, Sophie. „Développement et optimisations d'un nez électronique basé sur l'imagerie de résonance de plasmons de surface“. Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY089.

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Les nez électroniques sont aujourd’hui des candidats prometteurs pour une analyse sur le terrain et à bas coût d’échantillons de composés organiques volatils (COV). Cependant, ces techniques ont encore certaines limitations. L’utilisation d’un nombre restreint de récepteurs empêche une différenciation sélective des COV. Un manque de fiabilité causé par des pollutions des récepteurs freine leur utilisation pour de nombreuses applications. Dans ce contexte, un nez électronique basé sur l’imagerie de résonance de plasmons de surface (SPRI) est développé pour la détection de COV en phase gazeuse. Ce système est doté d’un large réseau de récepteurs constitués par autoassemblage de molécules organiques et de peptides. La transduction optique par SPRI offre un suivi en parallèle d’un grand nombre d’interactions, et ce en temps réel. L’objectif est d’assurer la meilleure résolution chimique possible pour différencier de manière fiable les COV. Dans ce but, différentes stratégies sont explorées pour améliorer la sensibilité, la sélectivité ainsi que la stabilité des mesures. Grâce à ces optimisations, notre système présente une sélectivité élevée pour un grand nombre de COV. Les COV sont différenciés en fonction de leur nature chimique et de leur structure. Une bonne répétabilité et une stabilité d’au moins deux mois sont obtenues. De premiers tests montrent que notre instrument est également efficace pour l’analyse d’échantillons plus complexes
Electronic noses are promising candidates for low-cost field monitoring of volatile organic compounds (VOCs). However, these techniques are still challenged with limitations. The use of a limited number of receptors prevents selective VOCs differentiation. A lack of reliability caused by pollution of receptors hinders their use for many applications. In this context, an electronic nose based on surface plasmon resonance imaging (SPRI) is developed for the detection of VOCs in the gas phase. This system consists of a broad array of receptors obtained by the self-assembly of organic molecules and peptides. SPRI optical transduction provides multiplexed monitoring of a large number of interactions in real time. The objective is to ensure the best possible chemical resolution to reliably differentiate VOCs. To this end, different strategies are explored to improve the sensitivity, selectivity and stability of the measurements. Thanks to these optimizations, our system offers a high selectivity for a large number of VOCs. VOCs are differentiated according to their chemical nature and structure. A good repeatability and a stability of at least two months are obtained. Preliminary tests show that our instrument is also effective for the analysis of more complex samples

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Chamtouri, Maha. „Etude exhaustive de la sensibilité des Biopuces plasmoniques structurées intégrant un réseau rectangulaire 1D : effet de la transition des plasmons localisés vers les plasmons propagatifs“. Thesis, Paris 11, 2013. http://www.theses.fr/2013PA112060/document.

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Malgré leurs contribution dans plusieurs domaines, les biopuces à lecture plasmonique conventionnelles basées sur l'utilisation d’un film métallique plan d'or, sont limitées en terme de sensibilité surtout quand il s'agit de détecter des molécules de faible masse molaire à l’état de trace.Dans ce cadre, nous étudions numériquement et expérimentalement le potentiel de détection d’interactions biomoléculaires d’une nouvelle génération de biopuces à lecture plasmonique intégrant un film métallique micro-nano-structurée en réseau rectangulaire 1D. L’étude numérique développée met en œuvre une méthode hybride, basée sur la combinaison de deux méthodes classiques : la méthode des éléments finis et la méthode modale de Fourier. Grâce à ce nouvel outil numérique, nous présentons une cartographie exhaustive du potentiel de détection d’une couche biologique, en variant les paramètres de la structuration liés aux dimensions du réseau. La réponse de la biopuce à l’accrochage de biomolécules est ensuite interprétée théoriquement par les différents phénomènes plasmoniques notamment les «points chauds» et les bandes plasmoniques interdites. Nos calculs soulignent l'importance de l’exploitation du confinement de la lumière à travers la structuration sub-longueur d’onde des surfaces plasmoniques. Ceci permet non seulement d’optimiser les paramètres géométriques afin d’améliorer la sensibilité vis-à-vis de la réponse d’une biopuce conventionnelle, mais aussi de mettre en évidence la transition entre le régime où les plasmons propagatifs dominent et le régime où les plasmons localisés dominent. De nouvelles figures de mérite sont introduites pour évaluer les performances des biopuces structurées.Cette étude montre également que de nouvelles opportunités pour améliorer davantage la bio-sensibilité sont offertes, si la localisation de biomolécules peut être effectuée dans les régions où le champ électrique est amplifié et confiné
Surface plasmons resonance imaging with continuous thin metallic films have become a central tool for the study of biomolecular interactions. However, in order to extend the field of applications of surface plasmons resonance systems to the trace detection of biomolecules having low molecular weight, a change in the plasmonic sensing methodology is needed. In this study, we investigate theoretically and experimentally the sensing potential of 2D nano- and micro- ribbon grating structuration on the surface of Kretschmann-based surface plasmon resonance biosensors when they are used for detection of biomolecular binding events. Numerical simulations were carried out by employing a fast and novel model based on the hybridization of two classical methods, the Fourier Modal Method and the Finite Element Method. Our calculations confirm the importance of light manipulation by means of structuration of the plasmonic thin film surfaces on the nano- and micro- scales. Not only does it highlight the geometric parameters that allow the sensitivity enhancement, and associated figures of merit, compared with the response of the conventional surface plasmon resonance biosensor based on a flat surface, but it also describes the transition from the regime where the propagating surface plasmon mode dominates to the regime where the localized surface plasmon mode dominates. An exhaustive mapping of the biosensing potential of the nano- and micro- structured biosensors surface is presented, varying the structural parameters related to the ribbon grating dimensions. New figures of merit are introduced to evaluate the performance of the structured biosensors. The structuration also leads to the creation of regions on biosensor chips that are characterized by strongly enhanced electromagnetic fields. New opportunities for further improving the bio-sensitivity are offered if localization of biomolecules can be carried out in these regions of high electromagnetic fields enhancement and confined

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Bavard, Alexis. „Nanostructuration de surface de plaques de silicium (001) par révélation d'un réseau de dislocations enterrées pour l'auto-organisation à longue distance de nanostructures“. Phd thesis, Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10144.

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Afin de poursuivre la tendance de réduction des dimensions des dispositifs optiques ou électroniques, les nanostructures sont pressenties comme une solution aux limites des technologies micro-électroniques actuelles. Néanmoins, leur exploitation n'est possible que si leur taille, leur densité et leur positionnement latéral sont précisément contrôlés. Pour un gain de temps, ces nano-objets sont réalisés par croissance collective, et l'ordre latéral n'apparaît en général que si la surface est préalablement préparée. Dans ce contexte, nous avons développé un substrat nanostructuré par la révélation d'un réseau régulier bidimensionnel de dislocations enterrées obtenu lors d'un collage par adhésion moléculaire de plaques de silicium (001). L'utilisation de gravure chimique préférentielle a été optimisée pour révéler les lignes de dislocations formant en surface un réseau carré de nano-plots de silicium séparés par des nano-tranchées plu~ ou moins profondes. Ce type de surface a été testé pour induire un ordre latéral d'îlots de Ge et de nanostructures métalliques (Ni, Au, Ag). Nous avons montré que l'auto-organisation de ces nanostructures n'était possible que si la barrière énergétique induite par les profondeurs de tranchées était suffisamment grande pour bloquer les effets cinétiques. Dans ces conditions, les îlots ordonnés de Ge on été analysés par des techniques de rayons X et les nanostructures métalliques par des mesures de résonance plasmon
Ln order to carry on the trend of optical and electronical devices dimensions shrinking, nanostructures are expected to be an alternative solution to convention al microelectronics technology. Nevertheless, to be exploited, the size, density and positioning of these nanostructures have to be accurately controlled. To avoid time consuming solutions, collective growth is privileged and long range positional order displays in general only if the surface is first prepared. Ln this framework, we developed a nanopatterned substrate by revealing of a buried dislocations (20) regular network elaborated by direct twist bonding of (001) silicon wafers. Use of preferential chemical etching has been optimized to reveal dislocations lines creating at the surface a square network of silicon nano-dots disjointed by nano-trenches more or less deep. This kind of template has been tested to induce a long range positional order of Ge dots and metalli nanoparticles (Ni, Au, Ag). We shown that self-organization of these nanostructures was possible only if the energetic barrier induced by trenches depth was large enough to prevent the kinetic effects. Ln these conditions, self-assembled Ge islands have been analyzed by X¬rays methods and metallic nanoparticles by plasmon resonance

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Bavard, Alexis. „Nanostructuration de surface de plaques de silicium (001) par révélation d'un réseau de dislocations enterrées pour l'auto-organisation à longue distance de nanostructures“. Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00185768.

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Afin de poursuivre la tendance de réduction des dimensions des dispositifs optiques ou électroniques, les nanostructures sont pressenties comme une solution aux limites des technologies micro-électroniques actuelles. Néanmoins, leur exploitation n'est possible que si leur taille, leur densité et leur positionnement latéral sont précisément contrôlés. Pour un gain de temps, ces nano-objets sont réalisés par croissance collective, et l'ordre latéral n'apparaît en général que si la surface est préalablement préparée. Dans ce contexte, nous avons développé un substrat nanostructuré par la révélation d'un réseau régulier bidimensionnel de dislocations enterrées obtenu lors d'un collage par adhésion moléculaire de plaques de silicium (001). L'utilisation de gravure chimique préférentielle a été optimisée pour révéler les lignes de dislocations formant en surface un réseau carré de nano-plots de silicium séparés par des nano-tranchées plus ou moins profondes. Ce type de surface a été testé pour induire un ordre latéral d'îlots de Ge et de nanostructures métalliques (Ni, Au, Ag). Nous avons montré que l'auto-organisation de ces nanostructures n'était possible que si la barrière énergétique induite par les profondeurs de tranchées était suffisamment grande pour bloquer les effets cinétiques. Dans ces conditions, les îlots ordonnés de Ge ont été analysés par des techniques de rayons X et les nanostructures métalliques par des mesures de résonance plasmon.

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Collin, Stéphane. „Résonances photoniques dans les réseaux métalliques : théorie et application à la photodétection ultrarapide“. Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00142103.

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Les nanostructures métalliques présentent, grâce aux résonances de surface qu'elles supportent, la possibilité de confiner et de contrôler la lumière sur des dimensions très inférieures à la longueur d'onde. Durant cette thèse, nous avons étudié le cas des réseaux de fentes métalliques.

Nous avons mis en oeuvre un calcul original des courbes de dispersion complexes des réseaux métalliques, basé sur une méthode modale et un formalisme de matrice S. Le calcul des structures de bandes photoniques complexes et de la répartition spatiale du champ électromagnétique a permis de décrire précisément les résonances de surface horizontales et verticales, leurs conditions d'excitation ainsi que leurs durées de vie radiatives et non radiatives. Leurs propriétés de confinement et de transmission de la lumière dans des fentes très fines devant la longueur d'onde offrent de nouvelles possibilités en optoélectronique.

Nous proposons en particulier deux structures de type métal-semiconducteur-métal pour la photodétection ultrarapide, dans lesquelles le confinement de l'absorption permet de repousser le compromis habituel entre rendement et vitesse. La première structure est un réseau métal/semiconducteur dans lequel la lumière est absorbée entre les électrodes. La seconde structure permet une absorption efficace dans une fine couche sous le réseau métallique. Ces deux photodétecteurs, dont la distance inter-électrode est d'environ 100 nm, ont été fabriqués sur substrat de GaAs. Le bon accord des mesures de réflectivité et de photocourant avec la théorie a permis de valider cette approche, qui pourra notamment être appliquée aux longueurs d'onde des télécommunications.

Les dimensions mises en jeu rendent possibles des fréquences de coupure de plusieurs centaines de GHz, avec un rendement théorique de 75 % indépendamment de la polarisation de la lumière. Ces résultats ouvrent la voie à une nouvelle génération de photodétecteurs ultrarapides.

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Ahmidayi, Najat. „Déformations de systèmes plasmoniques : application aux nanocapteurs de déformations“. Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2024. http://www.theses.fr/2024ULILN022.

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Basée sur l'exploitation des propriétés optiques des nanoparticules métalliques en combinaison avec des matériaux flexibles, la plasmomécanique a émergé récemment comme un sous-domaine de la nano-optomécanique. Les systèmes plasmomécaniques permettant de mesurer les contraintes mécaniques appliquées aux substrats flexibles à partir de la réponse plasmonique des nanostructures ont attiré beaucoup d'attention dans le domaine de la recherche scientifique en raison de leurs potentielles applications, notamment dans les détecteurs de contraintes.La compréhension de la réponse mécanique microscopique à une déformation macroscopique est un fondement de la plasmomécanique, essentiel pour comprendre la réponse optique des nanostructures et son évolution. Le premier objectif de cette thèse est de comprendre, par des outils de simulation numérique, les réponses mécanique et plasmonique, et plus précisément comment les distances interparticules évoluent à l'échelle nanométrique lorsqu'une contrainte mécanique macroscopique est imposée et influencent la réponse plasmonique du système. Cela sera étudié à travers des systèmes plasmomécaniques simples composés de nanodimères d'or déposés sur une membrane de PDMS.Un autre défi de ce domaine est la conception de systèmes plasmomécaniques ayant une grande sensibilité aux déformations mécaniques. Cela peut être réalisé par des systèmes plasmoniques supportant des modes de résonance avec des pertes minimales (petite largeur à mi-hauteur). Ainsi, le deuxième objectif de cette thèse est de réaliser des systèmes plasmomécaniques supportant des résonances telles que la résonance de Fano dans un système de bâtonnet-disque et la résonance de surface de réseau dans un réseau 2D d'anneaux d'or, deux résonances connues pour leur profil de résonance fin et étroit
Based on the exploitation of the optical properties of metallic nanoparticles in combination with flexible materials, plasmonomechanics has recently emerged as a subfield of nano-optomechanics. Plasmonomechanical systems, which enable the measurement of mechanical strains applied to flexible substrates through the plasmonic response of nanostructures, have attracted much attention in the scientific research community due to their potential applications, notably in strain detectors.Understanding the microscopic mechanical response to macroscopic deformation is a foundation of plasmonomechanics, essential for comprehending the optical response of nanostructures and its evolution. The first objective of this thesis is to understand, through numerical simulation tools, the mechanical and plasmonic responses, and more precisely, how interparticle distances evolve at the nanometric scale when macroscopic mechanical strain is imposed and influence the plasmonic response of the system. This will be studied through simple plasmonomechanical systems composed of gold nanodimers deposited on a PDMS membrane.Another challenge in this field is the design of plasmonomechanical systems with high sensitivity to mechanical deformations. This can be achieved through plasmonic systems supporting resonance modes with minimal losses (narrow linewidth). Thus, the second objective of this thesis is to realize plasmonomechanical systems supporting resonances such as the Fano resonance in a rod-disk system and the surface lattice resonance in a 2D array of gold nanorings, both known for their sharp and narrow resonance profiles

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Salvaggio, Ermelinda. „Nanoparticles of Nitride-based Materials for Plasmonics and Lossy-mode Resonance“. Electronic Thesis or Diss., Troyes, 2022. http://www.theses.fr/2022TROY0011.

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Dans ce manuscrit, nous étudions différents nitrures de métaux de transition (TiN, ZrN et HfN) dont les propriétés et les caractéristiques optiques sont liées à leur composition, environnement diélectrique, taille et formes. Nous décrivons la technique de pulvérisation utilisée pour déposer des films de nitrure sur des substrats de silicium et de silice fondue. Les mesures de diffraction de rayons X montrent les structures cristallines des films et donnent une mesure de la taille de leurs grains lorsque le flux d'azote varie. La réflectométrie des rayons X donne des mesures de densité, d'épaisseur et de rugosité des films. La microscopie à force atomique, permet une caractérisation de la rugosité de surface. L’ellipsométrie fournit des indices de réfraction et des coefficients d'extinction qui seront ensuite utilisés pour extraire les nombres de Faraday et de Joules. Les mesures spectrophotométriques permettent de dériver les énergies optiques de band gap. À partir de couches minces de nitrure ont été fabriqués des réseaux de nanoparticules de forme, taille et période contrôlées grâce à la technique EBL. Leurs spectres d'extinction montrent clairement que les pics de résonance dépendent strictement des tailles, formes, stœchiométrie et période du réseau de nanoparticules. Les spectres d'extinction mesurés sont comparés à ceux simulés et ils montrent qu'il y a un bon accord entre mesures expérimentales et simulations. Nous avons ainsi pu démontrer de l’intérêt d’utiliser ces matériaux comme alternatives aux métaux nobles utilisés classiquement en plasmonique
In this manuscript, we study different transition metal nitrides (TiN, ZrN and HfN) whose properties and optical characteristics are related to their composition, dielectric environment, size and shape. We describe the sputtering technique used to deposit nitride films on silicon (111) and fused silica substrates. The x-ray diffraction measurements show the crystal structures of the films and give a measure of their grain size as the nitrogen flux varies. The x-ray reflectometry gives a measurement of density, thickness and roughness of the films. The atomic force microscopy, allows a characterization of the surface roughness. The ellipsometry provides refractive indices and extinction coefficients that will be used to extract the Faraday and Joules numbers. The spectrophotometric measurements provide transmission spectra used to derive the optical band gap energies. From nitride thin films, we fabricated arrays of nanoparticles with controlled shape, size and period using the EBL technique.Their extinction spectra clearly show that the resonance peaks strictly depend on the size, shape, stoichiometry and period of the nanoparticles array.The measured extinction spectra are compared to those simulated using FDTD method and they show that there is a good agreement between experimental measurements and simulations. We thus demonstrated the interest of using these materials as alternatives to the noble metals conventionally used in plasmonics

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Faye, Clément. „Le réseau d'interactions de l'endostatine, une matricryptine du collagène XVIII“. Thesis, Lyon 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LYO10176.

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L’endostatine est le fragment C-terminal du collagène XVIII libéré dans la matrice extracellulaire par clivage enzymatique. C'est un inhibiteur endogène de l’angiogenèse et de la croissance tumorale. L'endostatine inhibe la prolifération et la migration des cellules endothéliales induite par le Fibroblast Growth Factor-2 ou le Vascular Endothelial Growth Factor et elle inhibe la croissance de 65 types de cellules tumorales. L’endostatine fait actuellement l’objet d’essais cliniques pour le traitement de différents cancers son mécanisme d’action est encore mal connu. Nous avons caractérisé par résonance plasmonique de surface (SPR) les interactions établies par l'endostatine avec les intégrines αvβ3 et α5β1 qui sont surexprimées à la surface des cellules endothéliales activée. Nous avons identifié le site de fixation l'endostatine sur les intégrines, proposé un modèle de structure du complexe formé par l'endostatine et l'intégrine αvβ3 et montré que l'endostatine ne peut pas se lier simultanément aux intégrines et aux chaînes d'héparane sulfate présentes à la surface cellulaire. Pour identifier des partenaires supplémentaires de l'endostatine, nous avons développé des puces à protéines et à glycosaminoglycanes basées sur la SPR et capables de suivre jusqu'à 400 interactions simultanément. Nous avons identifié neuf partenaires de l'endostatine (le dermatane sulfate, la transglutaminase-2, les collagènes I, IV et VI, le peptide amyloïde β1-42, et des protéines matricellulaires dont SPARC et thrombospondine-1). Nous avons montré que l’endostatine se fixe avec une forte affinité (KD ~ 6 nM) sur la transglutaminase-2 et que cette interaction nécessite la présence de calcium mais que l'endostatine n'est pas un substrat donneur d'acyle de l'enzyme. Nous avons montré que le réseau d'interactions de l'endostatine est enrichi en protéines contenant des modules EGF (Epidermal Growth Factor). Cela offre de nouvelles perspectives pour l'identification d'autres partenaires et donc de nouvelles fonctions de l'endostatine. Des protéines contenant des modules EGF comme la fibrilline-1, composant des fibres élastiques, et des protéines de l'immunité innée par exemple sont des partenaires potentiels de l'endostatine
Endostatin is the carboxyl-terminal fragment of collagen XVIII released in the extracellular matrix by proteolytic cleavage. It inhibits angiogenesis and tumor growth. Endostatin inhibits the proliferation and migration of endothelial cells induced by Fibroblast Growth Factor-2 and Vascular Endothelial Growth Factor and it inhibits 65 different tumor types. Endostatin is currently under clinical trials for several tumors. We have used surface plasmon resonance (SPR) binding assays to characterize interactions between endostatin and α5β1 or αvβ3 integrins which are over-expressed at cell surface of actived endothelial cell. We have identified the binding site of endostatin on those integrins, and we have built a molecular modeling of the endostatin/integrin αvβ3 complex. We have shown that endostatin can not bind simultaneously to integrins and to heparan sulfate. In order to identify new partners of endostatin we have developed glycosaminoglycan and protein arrays based on SPR detection. We have found nine new partners of endostatin include glycosaminoglycans (chondroitin and dermatan sulfate), matricellular proteins (thrombospondin-1 and SPARC), collagens (I, IV and VI), the amyloid peptide Aβ(1-42), and transglutaminase-2 (TG-2). We have shown that endostatin binds to transglutaminase-2 with an high affinity (KD ~ 6 nM) in a calcium-dependent manner. Enzymatic assays indicated that, in contrast to other extracellular matrix proteins, endostatin is not a glutaminyl substrate of TG-2, but would rather be an acyl acceptor. The endostatin network comprises a number of extracellular proteins containing EGF domains (Epidermal Growth Factor), and able to bind calcium. Depending on the trigger event, and on the availability of its members in a given tissue at a given time, the endostatin network might be involved either in the control of angiogenesis, and tumor growth, or in neurogenesis and neurodegenerative diseases

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Guiset, Pierrick. „Contrôle optique des cathodes froides à base de nanotubes de carbone pour les sources THz“. Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00543060.

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Le domaine THz connaît un extraordinaire essor depuis la fin des années 1980. Néanmoins, la conception de sources puissantes (>10 mW) est difficile et celles-ci restent souvent massives et volumineuses. Aujourd'hui, les recherches portent donc sur le développement de sources compactes utilisant des techniques de l'électronique solide, de l'optique ou de l'électronique sous vide. Ce travail considère un tube électronique associé à une cathode froide pré-modulée. Celle-ci se compose d'un réseau de nanotubes de carbone verticaux permettant d'extraire les électrons sous faible champ. Ce réseau de nanotubes est intégré sur un réseau de surface métallique permettant de coupler le battement THz d'un laser bifréquence aux électrons par l'intermédiaire de plasmons de surface. L'étude porte sur le développement du réseau métallique et sur la compréhension des propriétés électroniques de cette nouvelle cathode. Ces axes de travail ont notamment mené à la fabrication de réseaux fonctionnels, à la quantification de la divergence du faisceau électronique et à la mise au point d'une technique de recuit des nanotubes par laser impulsionnel. Concernant la fabrication de cette nouvelle cathode, une solution technologique a été développée en compatibilité avec la croissance haute température des nanotubes (>500°C). La maîtrise des techniques développées durant ce travail devrait conduire à la modulation THz de faisceaux électroniques et plus généralement à l'amélioration des sources électroniques actuelles ou des appareils intégrant des réseaux de surface.

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Colas, Florent. „Propriétés optiques et thermoplasmoniques de réseaux de nanocylindres : applications à la détection de molécules et de micro-objets“. Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCD039/document.

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La spectroscopie Raman est une technique non-invasive, non-destructrice, permettant l’identificationdes molécules contenues dans un échantillon solide, liquide ou gazeux. Toutefois elle souffre d’un inconvénient majeur : une faible sensibilité. Cette limite est maintenant sur le point d’être repoussée grâce à l’essor du SERS (Surface Enhanced Raman Scattering, acronyme anglais de diffusion Raman exaltée de surface). Ce phénomène a été déjà mis en œuvre avec succès dans diverses applications : biomédicale, biologie, chimie analytique, science environnementale... Toutefois, malgré un nombre croissant de travaux scientifiques, certains aspects des capteurs SERS restent à étudier. Ce travail s’est focalisé sur l’étude des propriétés optiques en champs proche et lointain de réseaux de nanocylindres pour la détection de composés organiques. Les paramètres étudiés sont la période du réseau, le diamètre des cylindres, mais également le matériau constituant la nanoparticule tout comme la couche d’accroche. L’´étude des propriétés optiques nous a naturellement amené à investiguer le phénomène d’absorption. L’´énergie lumineuse incidente est convertie en chaleur. Les nanocylindres se comportent alors comme des nanosources de chaleur. Ainsi, une partie de ce travail a porté sur les effets dits de thermoplasmoniques. Une des applications que nous avons démontrée est la capacité à manipuler des micro-objets, grâce au contrôle des phénomènes d’advections
Raman spectroscopy is a technique that is non-invasive, non-destructive, allowing the identification of the molecules contained in a solid, liquid or gaseous sample. However it suffers from one major drawback : low sensitivity. This limit is now about to be pushed through the fast growth of SERS (Surface Enhanced Raman Scattering). This phenomenon has been already implemented successfully in various applications : biomedical, biology, analytical chemistry,environmental science... However, despite a growing number of scientific works, some aspects of the SERS sensors still need to be studied. This work focused on the study of the near-field and the far-field properties of arrays of nanocylinders for the detection of organic compounds. The studied parameters are the period of the array, the diameter of the cylinders, but also the material constituting the nanoparticle as the adhesion layer. The study of optical properties naturally led us to investigate the phenomenon of absorption. The incident light energy is converted into heat. The nanocylindres then behave like nanosources of heat. Thus, part of this work focused on the effects of thermoplasmonics. One of the applications that we demonstrated is the ability to manipulate the micro-objets, thanks to the control of the phenomena of advections

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Salza, Romain. „Les réseaux d’interactions de l’endostatine, de l’angiogenèse à la maladie d’Alzheimer“. Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10119.

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La matrice extracellulaire est composée d’environ 300 protéines et protéoglycanes qui constituent le matrisome et de 800 protéines associées (Naba et al., 2012a) et glycosaminoglycanes. C’est un protéome sous-exploré qui est modifié dans de nombreuses pathologies. Les fragments bioactifs issus de la matrice extracellulaire (matricryptines) sont capables de réguler des processus physiopathologiques et notamment l’angiogenèse et les pathologies cérébrales (Ricard-Blum and Salza, 2014). Environ 90 % des patients atteints de la maladie d’Alzheimer (MA) ont une angiopathie amyloïde cérébrale. L’angiogenèse contribue au déroulement de la MA. Nous nous sommes intéressés à l’endostatine (ES), une matricryptine du collagène XVIII qui possède des activités anti-angiogéniques, anti-tumorales et est également présente dans les plaques amyloïdes chez les patients atteints de la MA. Elle est libérée par les neurones et est capable de former des fibrilles amyloïdes in vitro (Kranenburg et al., 2003). Elle pourrait donc avoir une implication dans la MA. Nous avons montré que l'ES est présente dans le liquide céphalorachidien et que le rapport de sa concentration à celle des marqueurs classiques de la MA permet d’améliorer le diagnostic des patients atteint de démence fronto-temporale (DFT) et de discriminer les patients atteints de MA de ceux atteint de DFT et de pathologie nonMA/nonDFT. Nous avons établi les répertoires d’interactions extracellulaire du peptide -amyloïde (1-42) sous formes monomérique, oligomérique, fibrillaire ou agrégée et montré que l’oligomérisation et la fibrillogenèse augmentent la capacité d’interaction du peptide -amyloïde. Nous avons établi le réseau d’interaction global de l’endostatine par résonance plasmonique de surface en mode imagerie et identifiés 21 nouveaux partenaires de cette matricryptine. Nous avons plus particulièrement caractérisé son interaction avec la Procollagen C-Proteinase Enhancer-1, une protéine dont nous avons montré qu’elle donne naissance à une matricryptine anti-angiogénique. Nous avons enfin construit les réseaux d’interactions extracellulaires spécifiques de l’angiogenèse et de la maladie d’Alzheimer et des processus amyloïdes pour identifier les protéines connectant ces deux processus qui sont des cibles thérapeutiques potentielles. Ces réseaux d’interactions ont été créés à l’aide de 239 interactions que nous avons identifiées expérimentalement et des interactions décrites dans la littérature. Ces données seront à terme disponibles dans la base de données spécifique des interactions extracellulaires créée au laboratoire, MatrixDB, dans la nouvelle version à laquelle nous avons contribué
The extracellular matrix include approximately 300 proteins and proteoglycans which constitute the matrisome and 800 associated proteins (Naba et al., 2012a) and glycosaminoglycans. It is an under-explored proteome which is modified in many diseases. Extracellular matrix bioactives fragments (matricryptins) are able to regulate physiopathological process like angiogenesis and cerebral disorders (Ricard-Blum and Salza, 2014). About 90 % of patients with Alzheimer's disease (AD) have cerebral amyloid angiopathy. Angiogenesis contributes to the development of AD. We are studying endostatin (ES), a matricryptin of collagen XVIII which has anti-angiogenic and anti-tumoral activities and is also present in amyloid plaques in AD patients. ES is released by neurons and is able to form amyloid fibrils in vitro (Kranenburg et al., 2003). This anti-angiogenic matricryptin could therefore be involved in AD. We have shown that ES is present in the cerebrospinal fluid of AD patients and the ratio of its concentrations to conventional markers of AD improves the diagnosis of patients with frontotemporal dementia (FTD) and discriminate AD patients from those suffering from FTD and pathology noAD/noDFT. We have established the extracellular interactions repertoires of the -amyloid peptide (1-42) in monomeric, oligomeric, fibrillar or aggregated forms and showed that the oligomerization and fibrillogenesis increase the interaction capacity of the -amyloid peptide. We have established the global interaction network of endostatin by surface plasmon resonance imaging and identified 21 new partners of this matricryptin. Specifically, we characterized its interaction with the Procollagen C-Proteinase Enhancer-1, a protein which gives rise to an anti-angiogenic matricryptin. We finally built networks of specific extracellular interactions of angiogenesis and of Alzheimer's disease and amyloid process to identify proteins connecting these two processes that are potential therapeutic targets. These interaction networks have been built using 239 interactions including those we have identified experimentally and those described in the literature. This data will be available in the database specific of extracellular interactions created in the laboratory, MatrixDB, in the new version of which we contributed

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Vega, Marlo. „Étude expérimentale et théorique des effets photo-thermiques ultra-rapides dans des réseaux de nanoparticules - application au contrôle local de la chimie de surface“. Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPAST081.

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L'excitation de nanoparticules métalliques par des impulsions delumière ultra-brèves génère des effets photo-thermiques localisés capables d'altérer leurchimie de surface. Ce travail de recherche a pour objectif d'étudier et d'utiliser ceseffets dans le but de contrôler localement la distribution de molécules d'intérêt sur lesnanoparticules. Dans un premier temps, l'utilisation conjointe de mesures despectroscopie pompe-sonde et d'un modèle numérique thermo-optique ayant un nombreminimum de paramètres libres ont permis de mettre en évidence l'hétérogénéité deseffets photo-thermiques se produisant dans des nanostructures en forme de croixasymétriques.Par la suite, un protocole permettant de marquer spécifiquement la chimiede surface avec des nanoparticules de silice a été développé. Celui-ci a permis demettre en lumière la dégradation locale de molécules à la surface de nanostructuresilluminées par des impulsions très brèves. Pour une illumination à faible puissance,seules les molécules dans les zones de forts champs électriques sont dégradées. Ainsi,cela permet de marquer et de visualiser expérimentalement la distribution de ce dernierà la surface des structures avec une résolution de quelques dizaines de nanomètres. Cesrésultats ouvrent la voie au développement de capteurs plasmoniques optimisés pour ladétection de molécules en très faible concentration
The excitation of metal nanoparticles through short pulses of lightinduces localized photo-thermal effects capable of altering their surface chemistry. Thisresearch aims to investigate and harness these effects for the precise manipulation ofmolecule distribution on nanoparticles at a local level. Initially, employing both pumpprobespectroscopy measurements and a thermo-optical numerical model with minimalfree parameters, we outlined the heterogeneous nature of photo-thermal effects withinasymmetric cross-shaped nanostructures. Then, a methodology was developed tospecifically label the surface chemistry using silica nanoparticles. This labelingrevealed the localized degradation of molecules on the nanostructure's surface exposedto very short pulses. Under low-power illumination, only molecules within highelectricfield zones undergo degradation, enabling the experimental delineation andvisualization of electric field intensity distribution on the structure surfaces with a fewtens of nanometers resolution. These findings pave the way for the development ofplasmonic sensors optimized for the detection of molecules at very low concentrations

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Lepinay, Sandrine. „Développement de couches polymères nanométriques pour l'immobilisation de récepteurs naturels et le design de récepteurs synthétiques sur des transducteurs optiques“. Thesis, Paris Est, 2011. http://www.theses.fr/2011PEST1099.

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Afin de répondre à une demande toujours croissante en capteurs, des systèmes de mesures optiques permettant la détection de récepteurs naturels ou synthétiques sur des substrats inorganiques ont été élaborés. Par résonance des plasmons de surface (RPS), nous avons montré que des films minces à base de copolymères de N-(acryloxysuccinimide) et de dérivés acrylates de poly (éthylène glycol) ou qu'un film mince de polyglycidol présentaient une résistance accrue à l'adsorption non-spécifique des protéines et qu'ils permettaient un greffage covalent de biomolécules par l'intermédiaire de leurs groupements réactifs respectifs. Un nouveau capteur basé sur la technologie des réseaux de Bragg en angle gravés sur une fibre optique a ensuite été développé et caractérisé grâce à l'emploi de films multicouches présentant des propriétés sélectives et réversibles de reconnaissance par formation de complexes d'inclusion entre des polymères de cyclodextrine et des dérivés de l'adamantane. A partir de cette fibre optique, il a aussi été possible de suivre en temps réel les transition de conformation interfaciale de chaînes de poly (acide acrylique) immobilisée de façon covalente au support en fonction du pH. Pour les deux approches, multicouche et covalente, des biocapteurs pour la détection de l'albumine de sérum bovin (BSA) ont été réalisés. De plus, les propriétés d'inclusion des cyclodextrines ont aussi été mises à profit pour complexer des petites molécules hydrophobes telles que le toluène pour élaborer un capteur chimique. Enfin, afin d'éviter l'utilisation d'un matériel biologique, des polymères à empreinte moléculaire (MIP) ont aussi été développés. La sélectivité, la spécificité et la sensibilité des films minces envers la molécule cible d'acide gallique, ont été évaluées par voltammétrie cyclique. Les résultats obtenus permettent d'affirmer que ces polymères se comportent comme de véritables récepteurs artificiels
To answer to an always increasing request in sensors, optical measurement systems allowing the detection of natural or synthetic receptors on inorganic substrates were elaborated. By Plasmon Surface Resonance (SPR), we showed that thin films constituted with copolymers of N-(acryloxysuccinimide) and poly (ethylene glycol) acrylates derivatives or that a thin film of polyglycidol presented a strong resistance in non-specific protein adsorption and that they allowed a covalent grafting of biomolecules through their respective reagent groupings. A new sensor, a tilted fiber Bragg gratings was then developed and characterized by using multilayers films presenting selective and reversible properties of recognition by forming inclusion complexes between polymers of cyclodextrine and adamantine derivatives. From this optical fiber, it was also possible to follow in real time interfacial conformation transition, according to the pH, of poly(acrylic acid) chains immobilized covalently on the substrate. For both approaches, biosensors for the detection of bovin serum albumin (BSA) were realized. Furthermore, the inclusion properties of cyclodextrine compounds allowed also the complexation of small hydrophobic molecules such as toluene, which forming chemical sensors. Finally, to avoid the use of a biological material, molecular imprinted polymers (MIP) were also developed. Their selectivity, specificity and sensibility toward gallic acid, the target molecule, were estimated by cyclic voltammetry. The results confirm that these polymers can be considered as artificial receptors

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Fevrier, Mickaël. „Couplage entre un guide d’onde diélectrique et un guide à plasmon de surface localisé : conception, fabrication et caractérisation“. Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112040/document.

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Ce travail de thèse présente une étude théorique, numérique et expérimentale de l’intégration sur un guide d’onde diélectrique de chaînes de nanoparticules d’or supportant des résonances « plasmon de surface localisé ». Les guides d’onde à plasmon de surface localisé procurent un confinement sub-longueur d’onde de la lumière, ce qui permet d’envisager la réalisation de composants optiques ultra-compacts. Cependant, leurs pertes optiques élevées restreignent leur application à de courtes distances de propagation, contrairement aux guides d’onde diélectriques. Une combinaison judicieuse des deux types de guide doit donc permettre de bénéficier de leurs avantages respectifs. Dans un premier temps, nous avons étudié théoriquement les propriétés des chaînes des nanoparticules grâce à un modèle analytique basé sur l’approximation de dipôles ponctuels couplés, que nous avons développé. Cette étude a permis de déterminer la forme et les dimensions des nanoparticules qui ont ensuite été introduites dans un logiciel de FDTD pour simuler le couplage entre la chaîne de nanoparticules et le guide diélectrique (SOI ou en Si3N4). De cette étude numérique, nous avons déduit les géométries des structures à fabriquer. Les structures réalisées ont été caractérisées à l’aide d’un banc de transmission résolue spectralement, mis en place pendant cette thèse, et d’un système de mesures en champ proche optique en collaboration avec le LNIO (Troyes). Pour la première fois, nous avons montré expérimentalement les propriétés d’une chaîne courte de nanoparticules intégrée sur un guide SOI, ainsi que le phénomène de guides couplés entre une chaîne longue de nanoparticules et un guide SOI. Une valeur record de la constante de couplage a été obtenue, et ce, aux longueurs d’onde des télécoms (proche infrarouge). L’énergie lumineuse transportée par le mode TE du guide SOI peut ainsi être entièrement transférée au guide plasmonique en 4 ou 5 nanoparticules, soit une distance de propagation de moins de 600 nm. Nous avons également étudié les propriétés de réseaux de Bragg à base de plasmon de surface localisé en confrontant les résultats de mesures de transmission résolue spectralement aux résultats théoriques d’un modèle analytique basé à la fois sur l’approximation de dipôle ponctuel en régime quasi-statique et la théorie des modes couplés. Ces travaux ouvrent la voie à des applications de pinces optiques, de capteurs ou de spaser, qui bénéficieront de l’intégration de nanoparticules métalliques dans les circuits photoniques
This PhD work presents a theoretical, numerical and experimental study of the integration of a gold nanoparticle chain supporting "localized surface plasmon resonances" on a dielectric waveguide. The localized surface plasmon allows a sub-wavelength confinement of light which could lead to the achievement of ultra-compact optical components. However, the high level of optical losses restricts their application to short propagating distances unlike dielectric waveguides. A judicious combination of both types of guides should therefore allow taking profit of their respective advantages. Firstly, we have theoretically studied the properties of nanoparticles chains using an analytical model that we have developed following the coupled dipoles approximation. This has helped us to determine the shape and size of nanoparticles, which have been further used in a FDTD software, to simulate the coupling between the chain and the dielectric waveguide (SOI or Si3N4). Using this numerical study, we have deduced the geometries of structures to be fabricated. The realized structures have been characterized using a spectrally resolved transmission set-up, built during this thesis, and an optical near field measurement set-up (collaboration LNIO Troyes). For the first time, we have experimentally shown the properties of short nanoparticle chains integrated on a SOI waveguide as well as the existence of a coupled waveguide phenomenon between long nanoparticle chains and SOI waveguides. A record value has been obtained for the coupling constant at telecom wavelengths (near infrared). The light energy carried by the TE mode of the SOI waveguide can be completely transferred into the plasmonic waveguide via the first 4 or 5 nanoparticles of the chain, which means a distance of less than 600 nm. We have also studied the properties of Bragg gratings based on localized surface plasmon. Experimental results from spectrally resolved transmission measurements have been compared to theoretical results obtained from an analytical model based on the point dipole approximation in quasi-static regime, on one hand, and using the coupled mode theory, on the other hand. This work opens the way for applications to optical tweezers, sensors or spasers, which will benefit from the integration of metal nanoparticles in photonic circuits

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Andrianandrasanirina, Tinasoa Faly. „Nanophotonique : guidage d'ondes sur des surfaces structurées“. Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00662447.

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Aujourd'hui le monde des télécommunications est en plein essor et le nombre de services proposés aux consommateurs augmente d'année en année. Les technologies employées font appel à l'optique. Le simple constat du nombre d'applications "sans fils" qui se développent permet de se rendre compte de l'importance des microondes dans l'ensemble des technologies modernes de communication. Cette thèse se situe dans ce cadre. Elle présente des techniques de modélisation de base pour concevoir et optimiser un guide d'onde de surface fonctionnant dans le domaine des microondes. Dans le premier chapitre, des outils de simulation permettant de calculer la réponse de diffraction par les réseaux de strips métalliques ont été développés. Les méthodes rigoureuses qui ont été retenues sont la méthode MMFE, CBCM et la méthode C qui prennent en compte la nature vectorielle de la lumière. La difficulté de convergence des calculs numériques et le problème de discontinuité des champs sur les strips métalliques est mise en évidence. Pour traiter ces problèmes, un changement de coordonnées est proposé, c'est le système de " Coordonnées adaptative " qui permet de resserrer les lignes de coordonnées au voisinage des points des discontinuités. Il en résulte une diminution du saut de discontinuité en ces points et une amélioration de la convergence des calculs numériques. Dans le second chapitre, ces méthodes sont étendues au problème de la diffraction en incidence oblique encore appelé diffraction conique. Dans le troisième chapitre, nous avons appliqué ces méthodes pour étudier et caractériser les réseaux de strips métalliques déposés sur une couche diélectrique. Nous avons mis en évidence le phénomène de résonance sur les facteurs de réflexion et nous avons pu montré que ces effets des résonances sont dus au couplage de l'onde de surface et de l'onde plane incidente. Afin d'analyser les couplages résultants qui existent entre le mode, nous avons étudié les pôles de la matrice S et déterminé la sensibilité et l'influence des paramètres optoélectroniques sur le pic de résonance. Cette étude a permis de déterminer le triplet (hauteur, facteur de forme, l'angle de polarisation ) relatif à la structure pour que le guide soit optimisé.

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Ibrahim, Elmi Omar. „Nouvelles structures de cellules solaires à base de silicium : texturation, passivation et association de réseaux de nanostructures métalliques avec une couche Down-Conversion“. Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10037/document.

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La viabilité de la filière silicium pour la conversion photovoltaïque n’est plus à démontrée, notamment au regard du nombre croissant d’industries de cellules solaires qui s’implantent dans les pays développés. Le développement de nouvelles structures ou dispositifs optiques afin d’améliorer le piégeage de la lumière au sein des cellules solaires est un véritable défi. Les travaux de cette thèse portent sur une nouvelle génération de capteurs solaires performants en s’appuyant sur l’association d’une nanostructuration de la surface, d’un réseau de nano-objets métalliques et de terres rares au sein d’une matrice vitreuse. Dans un premier temps, nous avons optimisé deux formes de textures à la surface du silicium qui ont augmenté l’absorption de 15 % pour les formes à nanopiliers et de 28 % pour les nanocônes. La gravure du silicium engendre l’apparition de défauts sur la surface. Nous avons travaillé sur trois approches de passivation pour limiter les phénomènes de recombinaison avec les matériaux Al2O3 et SiNx. La deuxième étape de ces travaux a porté sur l’étude des plasmoniques d’un réseau de nano-objets d’argent fabriqués à travers des microsphères de silice auto-assemblées déposées par la technique Langmuir-Blodgett. Leur intégration dans la matrice vitreuse a augmenté significativement le rendement de nos cellules solaires. Dans la dernière partie, nous avons étudié l’association de ces nano-objets métalliques avec une couche down-conversion constituée d’une matrice SiNx avec les terres rares Tb3+ et Yb3+.Cette association a montré une augmentation de l’intensité de photoluminescence d’un facteur 2,3. L’application de la couche DC seule sur nos cellules a augmenté l’efficacité d’un facteur 1,68
The viability of the silicon sector for the photovoltaic conversion is not any more in demonstrated, in particular with regard to the increasing number of industries of solar cells which become established in the developed countries. To obtain a large absorption of the light, the development of new structures or optical devices to improve the light trapping within solar cells is a real challenge. The works of this thesis concern a new generation of solar cells on the association of a network of metallic nano-objects and rare earth within a SiNx matrix. At first, we optimized two forms of textures on the surface of the silicon which increased the absorption in 15 % for the forms with nanopillars and 28 % for nanocones. The etching process of the silicon engenders the appearance of defects on the surface. We worked on three approaches of the surface passivation using thin layers of Al2O3 and SiNx materials to limit the phenomena of recombination. The second step of these works concerned the study of the plasmonics of a silver nanoparticles arrays fabricated through auto-assembled silica microspheres deposited by the Langmuir-Blodgett technique. The incorporation of silver nanoparticles in the matrix increased significantly our solar cells efficiency. In the last part, we studied the association of these metallic nano-objects with a layer down-conversion established of a matrix SiNx with rare earth Tb3+ and Yb3+. This association showed an increase of the intensity of photoluminescence of a factor 2,3. The application of the DC layer alone on our cells increased the efficiency of a factor 1,68

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Ushkov, Andrei. „Extraordinary optical transmission in holographic and polycrystalline diffractive nanostructures“. Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSES026.

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Cette thèse est consacrée à la transmission optique extraordinaire observée dans systèmes diffractifs. EOT est perspective pour des applications plasmoniques en raison de l’amélioration du rapport signal / bruit et pour la conception simplifiée de l’appareil. Visant des matériaux disponibles et des méthodes de nanotexturation compatibles avec l’industrie, une étude systématique de l’EOT à travers des films d’aluminium a été réalisée. D’abord, une modification de la lithographie interférentielle permettant la fabrication rapide de réseaux à profondeur variable a été proposée, théoriquement établie et validée expérimentalement. En utilisant cette approche, l’existence d’une profondeur de réseau optimale pour l’EOT a été démontrée expérimentalement et la structure résolue en profondeur a induit des changements de couleurs observés en transmission. Pour la première fois, l’effet de l’EOT a été démontré expérimentalement dans des échantillons polycristallins, fabriqués par nano-photolithographie colloïdale. La présence de désordre sub-longueur d’onde dans la disposition des nanopores affecte fortement l’efficacité de l’EOT, qui a été étudiée à la fois expérimentalement et numériquement. Un modèle phénoménologique d’EOT dans les structures polycristallines et un coefficient de désordre sans dimension sont proposés afin d’expliquer les courbes de transmission mesurées. La dépendance entre la profondeur du réseau et le désordre a été étudiée numériquement. L’étude systématique de l’EOT dans divers systèmes de diffraction présentés dans cette thèse pourrait ouvrir la voie à des dispositifs plasmoniques plus efficaces et à des applications industrielles
The thesis is devoted to the Extraordinary Optical Transmission observed in diffractive systems. An industrial need in integration and miniaturization of optical components stimulates the development of planar grating-based devices with thicknesses comparable to operating wavelengths. The EOT effect is perspective for plasmonic applications in structure-induced colors, optical filtering, lasing, optical biosensors due to the improved signal-to-noise ratio and a simplified device design. Aimed at practically available materials and industrially-compatible surface nanotexturing methods, a systematic study of EOT through continuous aluminum films was performed. A modification of laser interference lithography allowing rapid fabrication of variable depth gratings was proposed, theoretically established and experimentally validated. The variable depth defines the efficiency of plasmonic coupling at a fixed wavelength, offering additional possibilities for light manipulations. Using this approach the existence of optimal grating depth for EOT was demonstrated experimentally and depth-resolved structure-induced colors were observed in transmission. For the first time the effect of EOT was experimentally measured in polycrystalline samples, fabricated via nanosphere photolithography. A phenomenological model of EOT in polycrystaline structures and a dimensionless coefficient of disorder are proposed to explain measured transmission curves. The grating depth and disorder concurrence was studied numerically. The systematic study of EOT in various diffraction systems presented in this thesis might pave the way towards more effective plasmonic devices and industrial applications

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Kriegl, Roberta. „A flexible coil array for high resolution magnetic resonance imaging at 7 Tesla“. Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112425/document.

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L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est un outil d’investigation majeur donnant accès de manière non invasive à des nombreuses informations quantitatives et fonctionnelles. La qualité des images obtenues (rapport-signal-sur-bruit, RSB) est cependant limitée dans certaines applications nécessitant des résolutions spatiales et/ou temporelles poussées. Afin d’améliorer la sensibilité de détection des équipements d’IRM, diverses orientations peuvent être suivies telles qu’augmenter l’intensité du champ magnétique des imageurs, améliorer les performances des systèmes de détection radiofréquence (RF), ou encore développer des séquences d’acquisition et des techniques de reconstruction d’images plus efficaces. La thématique globale dans laquelle s’inscrit cette thèse concerne le développement des systèmes de détection RF à haute sensibilité pour l’IRM à haut champ chez l’homme. En particulier, des antennes auto-résonantes basées sur le principe des lignes de transmission sont utilisées parce qu’elles peuvent être réalisée sur substrat souple. Cette adaptabilité géométrique du résonateur permet d’ajuster précisément sa forme aux spécificités morphologiques de la zone anatomique observée, et ainsi d’augmenter le RSB. La première visée technologique de ce projet concerne le développement, de la conception jusqu’à la mise en œuvre dans un appareil 7 T corps entier, d’un système de détection RF flexible à haute sensibilité, utilisant des antennes miniatures associées en réseau. L’utilisation d’un réseau d’antennes miniatures permet d’obtenir des images sur un champ de vue élargi tout en conservant la haute sensibilité inhérente à chaque antenne miniature. De plus, la technologie de l’imagerie parallèle devient accessible, ce qui permet d’accélérer l’acquisition des images. De surcroît, un nouveau schéma de résonateur de ligne transmission avec un degré de liberté supplémentaire est introduit, ce qui permet de réaliser de grands résonateurs multi-tours pour l’IRM à haut champ. Cette thèse décrit le développement, la mise en œuvre et l’évaluation des nouveaux systèmes de détection RF au moyen de simulations analytiques et numériques, et des études expérimentales
Magnetic resonance imaging (MRI), among other imaging techniques, has become a major backbone of modern medical diagnostics. MRI enables the non-invasive combined, identification of anatomical structures, functional and chemical properties, especially in soft tissues. Nonetheless, applications requiring very high spatial and/or temporal resolution are often limited by the available signal-to-noise ratio (SNR) in MR experiments. Since first clinical applications, image quality in MRI has been constantly improved by applying one or several of the following strategies: increasing the static magnetic field strength, improvement of the radiofrequency (RF) detection system, development of specialized acquisition sequences and optimization of image reconstruction techniques. This work is concerned with the development of highly sensitive RF detection systems for biomedical ultra-high field MRI. In particular, auto-resonant RF coils based on transmission line technology are investigated. These resonators may be fabricated on flexible substrate which enables form-fitting of the RF detector to the target anatomy, leading to a significant SNR gain. The main objective of this work is the development of a flexible RF coil array for high-resolution MRI on a human whole-body 7 T MR scanner. With coil arrays, the intrinsically high SNR of small surface coils may be exploited for an extended field of view. Further, parallel imaging techniques are accessible with RF array technology, allowing acceleration of the image acquisition. Secondly, in this PhD project a novel design for transmission line resonators is developed, that brings an additional degree of freedom in geometric design and enables the fabrication of large multi-turn resonators for high field MR applications. This thesis describes the development, successful implementation and evaluation of novel, mechanically flexible RF devices by analytical and 3D electromagnetic simulations, in bench measurements and in MRI experiments

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Zakaria, Abdoul mouize. „Réseaux ordonnés de nanoparticules étudiés par la combinaison de microscopie STM et spectroscopie SFG“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS143/document.

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Ce manuscrit décrit l’élaboration d’un réseau dense et ordonné de nanoparticules épitaxiées sur couche mince d’oxyde (Al₂O₃) préparée sur un cristal de Ni₃Al (111). Des nanoparticules de Pd, et des nanoparticules à cœur de palladium et coquille d’or, ont été réalisées avec une distribution de taille étroite, grâce au fait que les centres de nucléation sont régulièrement espacés. La couche mince d’oxyde, puis le réseau de nanoparticules, sont étudiés par microscopie STM en fonction des paramètres d’oxydation du substrat et de dépôt de Pd, en particulier les températures d’oxydation et recuit, et le flux d’atomes de palladium. Au-delà de 1 ML de Pd et 1 ML d’or, le réseau devient progressivement désordonné.En plus de la microscopie STM, la faible distribution de taille permet d’étudier les nanoparticules par des mesures spectroscopiques d’ensemble : la spectroscopie vibrationnelle par génération de fréquence somme (SFG) est utilisée pour caractériser la distribution des sites d’adsorption en fonction de la taille et de la nature chimique des nanoparticules ; la spectroscopie de réflectance différentielle (DRS) est utilisée pour caractériser les propriétés plasmoniques. La SFG permet de discriminer les sites de facettes et d’arêtes ; ceci permet de montrer que les nanoparticules croissent rapidement en hauteur. Sur les particules cœur-coquille, la SFG permet d’observer la ségrégation d’atomes de Pd à travers la coquille d’or, les sites de Pd et d’or se distinguant par la fréquence de CO. CO s’adsorbe sélectivement sur les atomes de Pd à pression modérée (inférieure à 10-3 mbar), puis également sur les atomes d’or aux pressions élevées (1 mbar). De plus, à haute pression CO induit la ségrégation, réversible thermiquement, d’un grand nombre d’atomes de Pd.La DRS permet d’observer l’apparition d’une résonance plasmon pour une coquille plus large que 3 ML d’or. La résonance est d’autant plus intense que le cœur de Pd est petit, et la coquille épaisse. Mais ne devient vraiment intense qu’au voisinage de la coalescence des NPs.Ces expériences ouvrent la voie à des expériences plus fines, notamment pour sonder plus précisément les propriétés en fonction de la taille, ou l’adsorption de CO en présence d’oxygène. Elles ouvrent aussi la voie à l’étude ultérieure de l’adsorption de molécules organiques sur le réseau de nanoparticules. L’adsorption de molécules en pont sera recherchée. Le transfert d’électron dans le réseau hybride ainsi constitué sera étudié, des expériences pompe-sonde où des électrons seront excités dans les nanoparticules. La SFG permettra de sonder l’état transitoire des molécules sous l’effet du transfert de charge
This manuscript describes the development of a dense and ordered network of epitaxially grown nanoparticles on an oxide thin-film (Al₂O₃) prepared on a Ni₃Al (111) crystal. Pd nanoparticles, and nanoparticles with palladium core and gold shell, were made with a narrow size distribution, thanks to the fact that the nucleation centers are regularly spaced. The thin oxide layer and then the nanoparticle network are studied by STM microscopy according to the substrate oxidation and Pd deposition parameters, in particular the oxidation and annealing temperatures, and the flow of palladium atoms. Beyond 1 ML of Pd and 1 ML of gold, the network becomes progressively disordered.In addition to STM microscopy, the small size distribution makes it possible to study the nanoparticles by means of overall spectroscopic measurements: the sum frequency generation (SFG) vibrational spectroscopy is used to characterize the distribution of the adsorption sites according to the size and chemical nature of the nanoparticles; differential reflectance spectroscopy (DRS) is used to characterize plasmonic properties. SFG discriminates between facet and edge sites, allowing to show that the nanoparticles grow rapidly in height. On core-shell particles, SFG allows to observe the segregation of Pd atoms across the gold shell, with Pd and gold sites distinguished by CO frequency. CO is selectively adsorbed on Pd atoms at moderate pressure (less than 10-3 mbar), then also on Au atoms at high pressures (1 mbar). Moreover, at high pressure CO induces the thermally reversible segregation of a large number of Pd atoms.The DRS makes it possible to observe the appearance of a plasmon resonance for a shell wider than 3 ML of gold. The resonance is more intense as the core of Pd is small, and the shell thick. But only becomes really intense in the vicinity of the coalescence of NPs.These experiments pave the way for finer experiments, in particular to probe more precisely the properties as a function of size, or the adsorption of CO in the presence of oxygen. They also open the way for the subsequent study of the adsorption of organic molecules on the nanoparticle network. The adsorption of molecules in bridge between nanoparticles will be sought. The electron transfer in the hybrid network thus formed will be studied using pump-probe experiments where electrons will be excited in the nanoparticles. SFG will probe the transient state of molecules under the effect of charge transfer

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Banville, Frédéric. „Nanostructuration de surface pour l'imagerie à résonance de plasmons de surface de haute résolution“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLO005/document.

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En recherche pharmacologique, les cellules vivantes sont largement utilisées comme milieu d’analyse pour l’étude de phénomènes biologiques, par exemple l’apoptose et la réorganisation cellulaire. Différents outils de caractérisation sont développés pour analyser et traduire l’information biologique en information quantifiable. L’imagerie à résonance de plasmons de surface (SPR) est sensible aux variations d’indice de réfraction d’un milieu à l’interface d’une couche métallique. Elle trouve beaucoup d’applications en recherche pharmacologique, car elle permet l’acquisition d’images en temps réel et ne nécessite pas de marquage biologique comme en fluorescence. Cependant, la nature propagative des plasmons de surface (PSP) limite la résolution spatiale en entraînant un étalement de l’information dans la direction de propagation des PSP. Cela signifie qu’il est difficile de résoudre spatialement des détails inférieurs à la distance de propagation des PSP, généralement de l’ordre des dizaines de micromètres. Plusieurs groupes de recherche travaillent à améliorer la résolution spatiale en imagerie SPR. Toutefois, bien que des résolutions spatiales inférieures à celle de la propagation ont été obtenues, certains compromis ont été effectués, par exemple la diminution de la résolution temporelle ou d’indice de réfraction.Ce projet de thèse s’insère dans cette problématique en concevant et réalisant des dispositifs plasmoniques permettant d’améliorer la résolution spatiale en imagerie SPR, tout en minimisant les compromis avec les autres paramètres d’imagerie. Ces puces SPR sont composées de surfaces métalliques nanostructurées dont le mode guidé combine les propriétés des plasmons propagatifs et des plasmons localisés. Un logiciel de modélisation numérique a permis de démontrer comment la géométrie des surfaces nanostructurées peut être optimisée de manière à réduire la longueur d’atténuation du mode plasmonique tout en conservant un fort contraste d’imagerie. Une géométrie optimale a été identifiée et des structures de l’ordre du micromètre ont été observées à l’aide des puces SPR nanostructurées optimisées. Les résultats expérimentaux ont montré une réduction de la propagation d’un facteur de 6.3 comparativement à des surfaces métalliques uniformes.Les performances en imagerie des puces SPR nanostructurées ont été validées au cours d’études de réponses cellulaires causées par stimulation à l’aide d’agents pharmacologiques. Les puces ont été employées dans l’étude de changements d’intégrité de couches confluentes de cellules suivant stimulation. La quantification de trous intercellulaires dans la couche a montré une augmentation significative du nombre de petits trous détectés (~ 1-2 µm2) lors de l’utilisation des puces SPR nanostructurées. Cette augmentation de la sensibilité à l’activité cellulaire est le résultat de l’amélioration de la résolution spatiale. Finalement, l’étude de la morphologie de cellules au cytosquelette fortement linéaire a permis d’observer des structures subcellulaires et de suivre la réorganisation du cytosquelette de cellules individuelles. Les puces SPR nanostructurées conçues et réalisées au cours de cette thèse montrent un fort potentiel d’applications en imagerie sans marquage de cellules vivantes
In pharmacological research, living cells are widely used as the sensing medium for biological studies, such as cell apoptosis and cellular reorganization. Different characterization systems are developed to analyze and quantify biological information. Surface plasmon resonance (SPR) imaging is sensitive to minute refractive index variations occurring in a medium at the proximity of a metal layer. It has found many applications in pharmacological research since it allows the real-time image acquisition and does not require biological labeling like for fluorescence. However, the propagative nature of surface plasmons (PSPs) limits the spatial resolution by spreading the information in the direction of propagation of the PSPs. This means that it is difficult to spatially resolve details smaller than the attenuation length of the PSPs, generally of the order of tens of micrometers. Several research groups have worked on this limitation in order to improve the spatial resolution in SPR imaging. However, although spatial resolutions lower than that of the propagation have been obtained, those techniques require compromises, such as loss in temporal resolution or in refractive index.In this thesis project, plasmonic devices were designed and characterized in order to improve spatial resolution in SPR imaging, while minimizing compromises with other imaging parameters. These SPR chips are composed of nanostructured metal surfaces where the guided mode combines the properties of propagative plasmons and localized plasmons. An in-house numerical modeling software has demonstrated how the geometry of nanostructured surfaces can be optimized to reduce the attenuation length of the plasmonic mode, while maintaining a high imaging contrast. An optimum geometry was identified, and micron-sized structures have been observed using the optimized nanostructured SPR chips. Experimental results showed a reduction in propagation by a factor of 6.3 compared to uniform metal surfaces.The imaging performances of nanostructured SPR chips were assessed by studying cellular responses following pharmacological stimulation. The chips were used in real-time monitoring of integrity changes in confluent endothelial cell layer following stimulation. Quantification of intercellular gaps in the monolayers showed a significant increase in the number of small holes detected (~ 1μm2) when using nanostructured SPR chips. This increase in sensitivity to cellular activity is the result of improved spatial resolution. Finally, the study of morphology in highly linear cytoskeleton cell enabled the observation of subcellular structures and the monitoring of cytoskeleton reorganization in individual cells. The nanostructured SPR chips designed and realized during this thesis show a strong potential label-free live cell imaging

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Sauvage-Vincent, Jean. „Les modes de plasmon sur film métallique ondulé, appliqués aux documents de sécurité“. Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01068070.

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La présente thèse se propose de résoudre les problématiques de facilités de contrôle optique d'un document de sécurité pourvu d'un hologramme par l'application d'une structure optique complexe mettant en œuvre les modes de plasmons de surface. Dans une partie dédiée nous démontrerons l'adaptation de la transmission extraordinaire plasmonique à travers une couche métallique continue ; un concept de sécurité sera aussi présenté permettant l'observation et l'authentification de l'effet transmissif. Dans une autre partie nous présentons un effet de réflexion plasmonique extraordinaire. En lieu et place des phénomènes classiques d'absorption sur une couche métallique épaisse, nous présentons un phénomène que nous avons nommé balance énergétique à médiation plasmonique. Cet effet est bien évidemment mis en évidence à travers un concept final adapté au domaine de l'optique de sécurité

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Massenot, Sébastien. „Étude, modélisation et réalisation de composants diffractants : contribution à l'étude de matériaux accordables et application à l'enregistrement holographique de filtres résonants“. Télécom Bretagne, 2006. http://www.theses.fr/2006TELB0007.

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Cette thèse s'inscrit dans les activités de recherche du département d'optique de l'ENST Bretagne concernant les fonctions destinées au traitement optique de l'information. Ce travail est basé sur l'étude de réseaux de diffraction 1D ou 2D réalisés par technique holographique et permettant d'obtenir des fonctionnalités de type réseau de Bragg ou des filtres en longueur d'onde basés sur des effets de résonance. Des outils de simulation permettant de calculer la réponse de ces réseaux de diffraction ont été développés. Les méthodes adaptées qui ont été retenues sont la théorie rigoureuse des ondes couplées et la théorie différentielle qui prennent en compte la nature vectorielle de la lumière. Ce travail s'est ensuite poursuivi par l'étude de deux matériaux d'enregistrements holographiques permettant la réalisation d'hologrammes en volume. Le premier est le photopolymère Dupont pour lequel un modèle de formation d'hologrammes a été établi. Nous nous sommes également intéressés au matériau composite polymère cristal liquide (HPDLC) permettant de réaliser des hologrammes reconfigurables par application d'un champ électrique. Ces études de modélisation et sur les matériaux d'enregistrement ont permis de valider le principe de deux filtres en longueur d'onde originaux. Le premier est un cristal photonique 2D constitué de deux structures périodiques orthogonales. L'opération de filtrage est due à une exaltation de la diffraction de la structure lorsque nous sommes placés au bord de sa bande interdite photonique. Le second filtre est accordable et utilise le phénomène de résonance de plasmon de surface survenant pour les réseaux de diffraction métalliques ainsi que le matériau PDLC comme élément ajustable
This thesis is in keeping with the research activities of the optics department of the ENST Bretagne concerning optical information processing functions. This work is based on the study of 1D or 2D diffraction gratings realized holographically in order to obtain functions such as Bragg gratings or resonant optical filters. Suitable simulation tools are developed to determine the theoretical response of these structures: the rigorous coupled-wave theory and the differential method, which take the vector nature of light into account. Two holographic materials used for recording volume holograms are studied: Dupont photopolymers for which a diffusion model is established and H-PDLCs (Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystals) which can be used to realize electrically switchable Bragg gratings. These studies concerning modelling and recording materials allow us to validate the principle of two resonant optical filters. The first filter is a 2D photonic crystal made of two orthogonal periodic structures. The filtering operation is due to the enhancement of the diffraction by the structure when the incident light is at the photonic band-edge. The second resonant filter is tunable and uses surface plasmon resonance phenomena occurring for metallic surface relief gratings, the tunability being provided by the PDLC material

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Schiavoni, Michèle. „Dynamique des atomes dans un réseau optique dissipatif : modes de propagation, résonance stochastique, diffusion dirigée“. Palaiseau, Ecole polytechnique, 2003. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00003129.

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Mougenot, Charles. „L'asservissement par IRM d'un réseau matriciel ultrasonore et ses applications thérapeutiques“. Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR13121.

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L'association des Ultrasons Focalisés de Haute Intensité (HIFU) avec l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) permet d'effectuer un contrôle non invasif de la température pour permettre l'ablation des tumeurs cancéreuses par hyperthermie. L'asservissement de la température selon l'algorithme d'automatisme Proportionnel Intégral Dérivé (PID) a été prouvé comme étant efficace et précis. La stabilité de cet algorithme est améliorée en comparant les cartes de température mesurées aux modélisations thermiques de façon à déduire les paramètres tissulaires (conduction thermique, absorption d'énergie ultrasonore) en temps réel. Pour traiter un grand volume, l'asservissement de la température est effectué simultanément en plusieurs points. Le contrôle spatial de la température nécessite cependant la prise en compte de la répartition du champ acoustique et un déplacement rapide du point focal. Les transducteurs matriciels correspondent très bien à cette application puisqu'ils permettent de modifier la position du point focal à partir des signaux électriques. La répartition des éléments de ces transducteus nécessite une disposition spécifique asymétrique compacte pour minimiser l'encombrement du transducteur dans l'IRM et limiter les lobes secondaires lors du déplacement du point focal principal. Le contrôle spatial de la température avec ses transducteurs offre un traitement précis. Pour obtenir un contrôle de la température d'aussi bonne qualité lorsque l'organe bouge, les cartographies de température et la position du point focal nécessitent une correction basée sur l'analyse et l'anticipation de la périodicité du mouvement. Pour réaliser l'application clinique de ces procédés, une plateforme de traitement des tumeurs du sein a été développée de façon à sécuriser le traitement en orientant l'axe de propagation de l'onde horizontalement ce qui évite tout risque de dommage des organes vitaux.

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Chevalier, Sylvain. „Etude de couches structurées à base d’azopolymères pour l’optique diffractive et plasmonique photo-modulable“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLX057/document.

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La photoisomérisation de la molécule d’azobenzène entre ses formes trans et cis génère un travail mécanique qui peut déformer la matrice solide environnante et provoquer un déplacement de matière. Il est en particulier possible de contrôler optiquement la formation de motifs de taille micro- et nanométrique à la surface d’un matériau de type polymère ou verre. Ces phénomènes ont été étudiés en détails ces dernières années et de nombreuses approches ont été proposées pour réaliser des dispositifs ajustables qui exploitent les propriétés photomécaniques des azo-matériaux.L’objectif de ce doctorat était de réaliser des réseaux de micro- et nanostructures hybrides métal/diélectrique contenant des matériaux à base de dérivés d’azobenzène, et d’étudier, d’une part, la réponse photomécanique de ces structures et, d’autre part, la variation des propriétés optiques des réseaux associée à la photo-déformation des structures.La première partie de ce travail a consisté au développement d’une méthode de structuration de polymères photo-actifs à base d’azobenzène en réseaux de piliers par embossage en voie liquide. L’étude des déformations des micro- et nanostructures induites par photo-stimulation dans la bande d’absorption des molécules d’azobenzène montre en particulier que les déformations sont dirigées par la polarisation de la lumière et que certaines déformations peuvent être réversibles. Les propriétés optiques (diffraction, transmission) des réseaux de micro- et nanostructures sont alors ajustables en fonction de la déformation du motif.Dans un second temps, les motifs d’azo-matériaux sont recouverts par une fine couche d’or d’une dizaine de nanomètres. Il a été montré que les propriétés photomécaniques de l’azo-matériau sont conservées malgré la métallisation. Dans la gamme du spectre visible, les interférences présentes dans le spectre de réflexion sont annulées par la déformation du motif du réseau. En lumière infrarouge, cette déformation permet de modifier les conditions de couplages entre les modes localisés et les modes propagatifs présents dans la structure métallisée. Le contrôle de la forme des motifs qui composent le réseau permet donc de moduler avec précision les propriétés optiques et plasmoniques du système hybride
Trans-cis photo-isomerization of azobenzene units generate mechanical work on its hosting matrice, allowing matter migration inside. This property allows to optically pattern micro and nanometric structures at the surface of azobenzene-containing materials (polymer, glass). Such phenomena were widely investigated and exploited to produce tunable devices exploiting photo-mechanical properties of azobenzene molecules.The purpose of this thesis were to fabricate metal-dielectric azobenzene-containing micro and nanostructured gratings and study the evolution of their optical and plasmonic properties under light stimulation.First, we developped a structuration methode inspired from solvent-assisted nanoimprint lithography to generate 2D azobenzene-gratings of pillars. Type and direction of the deformation induced in the structures were directly associated with the stimulation light polarization. Reversibility of the deformation were observed for a certain type of illumination cycle. Modification of the optical properties (transmission, diffraction) was investigated during the deformation of the pillars.Then, gratings were covered with tens of nanometers of gold. Metallization did not affect the deformation of the structures. Study in the visible range shows that interferences in the reflection spectra vanishes during the photo-deformation. In the infrared domain, the deformation leads to a strong modification of the plasmonic properties, enhancing particular plasmonic modes in favor of others. Control of the grating pillars shape allows a precise tenability of optical and plasmonic properties of the hybrid device

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Élisabelar, Christian. „Structures et techniques de contrôle des convertisseurs connectés à un réseau triphasé impédant“. Toulouse, INPT, 1990. http://www.theses.fr/1990INPT013H.

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Les structures des convertisseurs et leurs techniques de controle, fondees sur la modulation de largeur d'impulsion et la resonance, sont evaluees en vue de prelever l'energie sur un reseau triphase impedant dans les meilleures conditions: reduction des harmoniques, controle du facteur de puissance. Les concepts de fonction de modulation et de cellule de commutation sont d'abord rappeles. Ils permettent une approche synthetique des structures et des techniques de controle des convertisseurs triphases proposes. La modelisation du convertisseur d'un point de vue fonctionnel, permet d'analyser le comportement du systeme global de conversion sous deux aspects: le controle du point de fonctionnement vis-a-vis des termes fondamentaux, la transformation des grandeurs electriques instantanees a travers un convertisseur. En exploitant la polyvalence de la structure de l'onduleur de tension mli, des systemes de conversion qui realisent les fonctions de redresseur, de compensateur statique d'energie reactive et de changeur de frequence ont ete etudies et experimentes. Les memes fonctions ont ete ensuite etudiees en utilisant les techniques des convertisseurs a resonance. Elles permettent d'ameliorer les formes d'onde, mais au prix d'une complexite accrue tant au niveau de la structure que de la commande

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Baril, Nathalie. „RMN dans un gradient d'induction oscillante : de l'imagerie de surface à la détection de mouvements“. Bordeaux 1, 2002. http://www.theses.fr/2002BOR12570.

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Ce travail propose divers développements méthodologiques liés à l'utilisation d'un gradient d'induction de radiofréquence (RF). Une nouvelle géométrie d'antenne de surface en échelle générant un gradient RF constant selon une direction a été construite. Une nouvelle méthode d'IRM à deux dimensions a été développée. Une séquence d'impulsions RF permet d'obtenir un profil de densité d'aimantation selon l'axe du gradient. En déplaçant l'antenne dans la direction perpendiculaire, une succession de profils est acquise. Diverses images 2D d'objets simples ont été réalisées. Cette antenne a en outre été employée pour détecter des mouvements périodiques de spins induits par une vibration mécanique. L'onde transverse a été caractérisée en fréquence et en amplitude et la direction du mouvement a été déterminée. Une méthode similaire de détection a permis de caractériser en fréquence un mouvement électrophorétique et d'établir la linéarité entre le signal de RMN et l'amplitude du champ électrique.

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Jimenez, Alvaro. „Développement de nanoréseaux pour un biocapteur de résonance par plasmons de surface“. Mémoire, Université de Sherbrooke, 2008. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1457.

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Le présent travail de maîtrise montre l'analyse étape par étape du procédé pour la construction d'un réseau de diffraction à échelle nano pour un biocapteur basé sur le phénomène de résonance par plasmons de surface «SPR». Après une brève description de ce phénomène et son application dans un projet conjoint entre l'Université de Sherbrooke et l'Université McGill, le document montre trois objectifs principaux: l'analyse du procédé de lithographie avec soulèvement pour réussir à faire la construction du réseau, l'exploration de la technique de gravure par faisceau ionique et une proposition d'amélioration pour le biocapteur complet basé sur l'expertise technique dans les procédés de lithographie. L'approche lithographique avec soulèvement est analysée étape par étape afin de montrer les différentes contraintes trouvées et les éléments où il est possible d'améliorer les résultats. Les étapes de nettoyage et soulèvement ont besoin de plus de soins dans la manipulation de l'échantillon. L'emploi d'une ou deux couches de résine dépend du taux d'humidité de l'environnement. Ces conditions sont préalables afin d'augmenter le taux de succès de résultats à la fin de tout le procédé. Le projet du biocapteur a imposé des contraintes dans une étape critique de fabrication. Le défi le plus important a été de réaliser le nanoréseau malgré les restrictions imposées. D'autre part, les conditions initiales ont changé au cours du projet. Le procédé a dû être adapté rapidement pour satisfaire les nouvelles circonstances. Le chapitre avec l'analyse de procédé de gravure traite du changement spécifique d'une seule étape à la fin du procédé développé pour l'approche lithographique avec soulèvement. Dans ce cas, l'exploration est limitée à l'étude des résultats dans cette étape particulière parce que les autres étapes de fabrication comportent les mêmes conditions vues dans la section de lithographie. Les techniques de nanofabrication apprises et l'analyse de la littérature constituent la basse pour la proposition de construction d'un nouveau biocapteur. Une étude plus approfondie des détails techniques devra être faite dans une étape ultérieure. La conclusion montre que les objectifs ont été atteints. Deux de trois objectifs ont donné de résultats positifs et seulement la gravure est un procédé qui n'est pas conseillé dans la fabrication du biocapteur.

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Sereda, Alexandra. „Imagerie multi-spectrale par résonance des plasmons de surface : développement et applications“. Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112321/document.

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Dépistage du VIH, test de grossesse, mais également surveillance des eaux, détection de contaminants agro-alimentaires : la biodétection est au coeur des problématiques de santé actuelles. Dans ce contexte, les biocapteurs plasmoniques connaissent depuis quelques années un essor particulièrement important : de plus en plus de sociétés, telles que HORIBA Scientific, proposent des prototypes commerciaux, destinés tant à des utilisateurs du domaine de la recherche que de l'industrie. Basée sur le phénomène de résonance des plasmons de surface (communément appelé SPR) la biodétection plasmonique repose sur l'extrême sensibilité d’une onde évanescente se propageant à l’interface entre un film d’or, la biopuce, et le milieu diélectrique couvrant, siège des interactions biomoléculaires étudiées. De manière plus concrète, toute adsorption de matériel biologique se produisant à cette interface entraîne une modification importante des propriétés optiques d’un faisceau de lumière réfléchi par la biopuce : le principe de transduction par SPR consiste alors à mesurer directement ces variations. A l'heure actuelle, différents modes d'interrogation, offrant des performances intéressantes, mais également des limitations propres à chaque configuration. Pour répondre aux exigences de précision et de dynamique de mesure posées par de nombreuses applications, un développement théorique et instrumental, présenté dans ce document, a été initié dans le but de proposer un nouveau un nouveau mode d'interrogation des biopuces plasmoniques : l'interrogation multi-spectrale. Les résultats obtenus par cette technique ont été exploités pour concevoir et réaliser une source multi-spectrale à base de LEDs, particulièrement avantageuse vis-à-vis des configurations existant à l'heure actuelle. La caractérisation du système développé dans le cadre du diagnostic génétique (mucoviscidose) et celui du cancer, ouvre la voie à une nouvelle génération de biocapteurs performants, compacts et de coût relativement raisonnable, présentant un potentiel industriel certain
Biodetection is at the core of the current health concerns, as shown through the variety of applications to HIV screening, food contaminant analysis or water quality monitoring. In this field, plasmonic biosensing is a well-established label-free technique on the market: commercial systems from HORIBA Scientific are currently available for both research and industrial users.Based on the surface plasmon resonance (SPR) phenomenon, plasmonic biodetection uses the high sensitivity of an evanescent wave propagating along a metallic film (forming the biochip) and the surrounding dielectric medium interface. More specifically, the adsorption of biomolecules onto the metal surface induces a strong change in the optical properties of a light beam reflected by the biochip: the main principle of plasmonic transduction consists in measuring these physical changes. Several interrogation techniques have therefore been developed to access such optical information, but they fail in meeting the most demanding user requirements for precise, real-time, high-throughput measurement.Initiated by these issues, the instrumentation work presented in this document has led to the development of a novel SPR interrogation technique, referred to as multi-spectral interrogation. Moreover, the promising results obtained have been pushed forward to propose a multi-spectral illumination system based on LEDs, providing attractive performances compared to existing configurations. The biosensing potential of the developed system, demonstrated through applications to genetic diagnosis and cancer detection, opens the door to a new generation of compact, high-performance, low-cost SPR sensors

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Sahour, Mohamed Elhaddi. „Application de la résonance magnétique nucléaire à l'étude des mouvements moléculaires à l'état solide : cas du 1-cyanoadamantane“. Lille 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LIL10021.

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Nous avons étudié les mouvements moléculaires dans les différentes phases cristallines du 1-cyanoadamante (c(10)h(15)cn) en utilisant la technique de la résonance magnétique nucléaire (r. M. N. ). L'étude de la relaxation spin-réseau du proton (t-1(z) et t(1)rho ) nous a permis de montrer que dans la phase haute température (i), deux types de réorientations moléculaires coexistent : une rotation des molécules autour de leur axe dipolaire c-c = n et un basculement de cet axe entre les six directions oo1 du réseau cristallin cubique. Dans cette phase les mesures de t(1)rho mettent en évidence un mouvement d'autodiffusion moléculaire apparaissant près de la fusion. En dessous de la température de transition de phase i->ii les mesures de t(1z) montrent la persistance d'une orientation moléculaire. Selon les résultats de l'affinement de la structure, la phase ii est ordonnée et la relaxation spin-réseau t(1z) a été attribué aux rotations de 2pi |3 des molécules autour de l'axe dipolaire c-c =n. Dans la phase vitreuse obtenue par un refroidissement brutal de la phase (i) à désordre orientationnel, les mesures de t(1z) montrent que les molécules sont affectées par le même mouvement de rotation uniaxiale que celui de la phase (i). Cependant, le comportement des points expérimentaux de t::(1z) ne peut être décrit par un modèle de rotation simple supposant un temps de résidence unique. En relation avec l'inhomogénéité de l'ordre local, mise en évidence par les études de diffusion (r. X. Et neurons cohérents), une interprétation basée sur la distribution des temps de résidence a ete donnée. Enfin, tous les résultats obtenus par nos mesures de r. M. N. Sont systématiquement compares avec ceux déduits des autres techniques expérimentales : diffusion incohérente quasi-élastique des neutrons (i. Q. N. S. ) et la relaxation diélectrique

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Leclerc, Sébastien. „L'inhomogénéité du champ radiofréquence en résonance magnétique nucléaire : expériences et simulations“. Nancy 1, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2004_0038_LECLERC.pdf.

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Ce mémoire traite de l'utilisation de l'inhomogénéité naturelle du champ radiofréquence en Résonance Magnétique Nucléaire (RMN). Dans un premier chapitre est présenté un logiciel de génération et de simulation de séquences impulsionnelles prenant en compte les différents types d'inhomogénéité en RMN. Ces simulations ont été appliquées à des expériences visant à mesurer la vitesse de corrélation croisée CSA-dipolaire. Le deuxième chapitre est consacré à la mise au point de procédures expérimentales destinées à la sélection spatiale de tranches dans l'échantillon et basées sur l'inhomogénéité naturelle du champ radiofréquence. Ces procédures, couplées à un déplacement vertical de l'échantillon, ont été utilisées afin de suivre l'évolution du spectre RMN dans un échantillon hétérogène. Le chapitre 3 présente une méthode originale de mesure des coefficients d'autodiffusion utilisant les procédures de sélection de tranche. Cette méthode a été testée avec succès sur différents produits
This work deals with the use of radiofrequency field inhomogeneity in nuclear magnetic resonance (NMR). In a first chapter, we present a software for generating and simulating NMR pulse sequences, taking in account the various inhomogeneity types. These simulations were used to design experiments aimed at the determination of CSA-dipolar cross-correlation rate. The second chapter deals with the design of new procedures to select a thin slice of a sample and based on natural radiofrequency field inhomogeneity. We used these procedures, along with a vertical sample displacement, to observe the evolution of the NMR spectrum in a heterogeneous sample. In the third chapter, we present a new method for measuring self-diffusion coefficients based on slice selection procedures. This method was successfully tested on various compounds

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Dos, Reis Sánchez Jesús Enrique. „Réseau de capteurs compatible IRM pour l’imagerie cardiaque et la cartographie électrique endocavitaire“. Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0107.

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L’électrocardiogramme (ECG) permet de mesurer l’activité électrique du cœur. Il est utilisé pendant les examens d’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) depuis plusieurs décennies pour améliorer la surveillance des patients et synchroniser les acquisitions des images. Néanmoins, cette technique est réalisée en utilisant des dispositifs électroniques avec une bande passante faible et un nombre limité d’électrodes ne permettant pas de fournir un signal de qualité diagnostic. En effet, un ECG diagnostic nécessite une large bande passante (0.05 – 150 Hz) ainsi que 10 électrodes de mesure qui permettent d’acquérir 12 dérivations. L’IRM est caractérisée par un environnement avec un champ magnétique statique intense, des champs électromagnétiques dynamiques à haute fréquence et à basse fréquence. La conception et le développement d’un capteur ECG compatible IRM nécessite de prendre en compte cet environnement afin de réduire les risques d’échauffements du dispositif pendant les séquences d’images et réduire les perturbations sur les signaux mesurés. L’utilisation de dispositifs avec des câbles courts réduit les risques d’échauffement par effet antenne, ce qui garantit la sécurité des patients, mais l’induction de bruit sur les signaux est inévitable. Le travail de thèse a été organisé en cinq parties principales. Les deux premières parties étaient orientées sur l’étude de la littérature et la conception d’un nouveau prototype de capteur avec une large bande passante d’ECG. L’objectif était de développer un dispositif doté d’une puissance de calcul suffisante pour intégrer les algorithmes de traitement du signal développés par le laboratoire IADI, afin d’éliminer le bruit superposé aux signaux. La troisième partie a été consacrée à la construction d’un réseau de capteurs à partir de N capteurs. L’objectif était de multiplier le nombre d’électrodes de mesure pour augmenter la résolution spatiale de l’ECG et reconstruire un ECG 12 dérivations pendant l’examen IRM. La finalité de ce travail est l’imagerie ECG non invasive à partir de cartes de potentiel électrique de surface et à partir de modèles anatomiques de patients obtenus simultanément par IRM. La quatrième partie expose un nouveau procédé de correction en temps réel des signaux ECG à partir d’une acquisition à haute fréquence d’échantillonnage, sur la base du dispositif développé. La cinquième et dernière partie présente une autre application de ce capteur en salle d’électrophysiologie interventionnelle, pendant l’activation d’un système de Navigation Magnétique à distance (NMD) du cathéter, qui génère des perturbations similaires à celles observées en IRM
The electrocardiogram (ECG) is used to measure heart electrical activity. It has been used during Magnetic Resonance Imaging (MRI) examinations for several decades to improve patient monitoring and synchronize image acquisition. Nevertheless, this technique is performed using electronic devices with a low bandwidth and a limited number of electrodes that do not provide a diagnostic signal quality. Indeed, a diagnostic ECG requires a wide bandwidth (0.05 - 150 Hz) and 10 measuring electrodes that allow 12 leads to be acquired. MRI is characterized by an environment with an intense static magnetic field, high frequency and low frequency dynamic electromagnetic fields. The design and development of an MRI-compatible ECG sensor needs to take into account this environment to reduce the risk of overheating of the device during image sequences and to reduce disturbances on the measured signals. The use of devices with short cables reduces the risk of overheating by antenna effect, which ensures patient safety, but the induction of noise on the signals is inevitable. This thesis is organized in five parts. The first two parts were oriented towards the study of the literature and the design of a new sensor prototype with a broad bandwidth of ECG. The objective was to develop a device with sufficient computing power to integrate the signal processing algorithms developed by the IADI laboratory, to eliminate the noise superimposed on the signals. The third part was dedicated to the construction of a sensor network from N sensors. The goal was to multiply the number of measurement electrodes to increase the spatial resolution of the ECG and reconstruct a 12-lead ECG during MRI examination. The purpose of this work is noninvasive ECG imaging from surface electrical potential maps and from anatomical models of patients obtained simultaneously by MRI. The fourth part presents a new method of real-time correction of ECG signals from a high frequency sampling acquisition, based on the device developed. The fifth and last part presents another application of this sensor in the interventional electrophysiology room, during the activation of a Magnetic Navigation System of the catheter, which generates disturbances similar to those observed in MRI

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Andrianoelison, Florent. „Convertisseurs moyenne fréquence à transistor MOSFET en commutation douce : absorption de courants sinusoi͏̈daux sur le réseau de distribution“. Toulouse, INPT, 1991. http://www.theses.fr/1991INPT022H.

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Le domaine d'application du thyristor dual s'etend maintenant a des structures fonctionnant a rapport cylique variable. A cet effet, nous avons developpe un bras d'onduleur a mosfet (500v/48a) fonctionnant a rapport cyclique variable en mode thyristor dual. Ce bras permet de realiser des rapports cycliques allant de 20 a 80% a une frequence de 200 khz. Dans cette these, apres avoir developpe ce bras d'onduleur a mosfet, nous presentons deux nouvelles applications qui sont: la modulation de largeurs d'impulsions (mli) a commutation douce et la commande optimale du convertisseur a resonance serie non reversible. Nous montrons, en particulier l'amelioration de leurs comportements dynamiques par rapport a l'etat de l'art. Afin d'evaluer des perspectives nouvelles d'utilisation du thyristor dual, nous faisons ensuite l'etude des structures de conversion triphase basse frequence=monophase haute frequence avec absorption de courants sinusoidaux sur le reseau. Ces structures sont issues: a) soit de l'association d'un redresseur mli et d'un convertisseur monophase a resonance, soit d'une conversion directe a resonance. Parmi les quatre structures evoquees, deux sont susceptibles de mettre en uvre des thyristors duaux: a) la structure formee par l'association redresseur mli a commutation douce-onduleur a resonance serie; b) le convertisseur direct non autonome

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Mordret, Aurélien. „Utilisation des correlations de bruit sismique dans un contexte de réseau industriel dense : application au réseau de Valhall“. Paris, Institut de physique du globe, 2014. http://www.theses.fr/2014GLOB0301.

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Beilvert, Anne. „Synthèse, caractérisation et évaluation in vitro et in vivo d'agents de contraste pour l'imagerie moléculaire du coeur lipidique de la plaque d'athérosclérose“. Paris 13, 2011. http://www.theses.fr/2011PA132004.

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L’objectif de mon projet de thèse est de développer des agents de contraste pour l’imagerie par résonnance magnétique ciblant le cœur lipidique dans la plaque d’athérosclérose. Imager et quantifier le cœur lipidique est un enjeu clinique majeur pour la détermination de la vulnérabilité de la plaque et donc l’évaluation des risques de rupture. La stratégie retenue consiste à mimer le comportement des lipoprotéines, en particulier l’apolipoprotéine A1 et son mimétique le D-4F qui se lie aux lipides par l’intermédiaire d’un cluster d’acides aminés aromatiques. La première partie de mon travail a consisté à valider cette stratégie en utilisant une structure micellaire couplée à de la tyrosine-O-méthylester comme plateforme d’imagerie du cœur lipidique. Cette approche a été validée chez l’animal dans un modèle de souris ApoE-/- sous régime hypercholestérolémique développant des plaques d’athérome. Dans la seconde partie de mon travail, nous avons utilisé un contrastophore paramagnétique construit sur une plateforme polysaccharidique versatile et aisément modifiable chimiquement. Plusieurs ligands ont été greffés sur cette plateforme : la tyrosine-O-méthylester, la trityrosine et le L-4F, énantiomère du D-4F. Les interactions des lipoprotéines, HDL et LDL, avec ces dérivés ont été mesurées par résonance plasmonique de surface, puis les produits ont été injectés chez la souris ApoE-/-. In vitro, le L-4F a présenté les interactions les plus fortes avec les lipoprotéines. In vivo, la prise de contraste du cœur lipidique avec le produit substitué par le L-4F s’est révélée équivalente à celle du produit substitué par la trityrosine. Nous avons donc démontré la possibilité de réaliser une imagerie moléculaire du cœur lipidique de la plaque d’athérosclérose à l’aide d’agents de contraste capables de mimer les interactions entre les lipoprotéines et les lipides
Imaging and quantifying the lipid core is a key to evaluate the risk of rupture of the atherosclerotic plaque. My goal is to develop MR contrast agent that will target the lipid core inside the atherosclerotic plaque. Our hypothesis is to mimic apolipoprotein A1 and mimetic D-4F behavior with lipids. D-4F is a soluble alpha helix peptide that binds to lipids via a cluster of aromatic amino acids. We believe that using a single aromatic amino acid or a combination of aromatic amino acids on a MR platform will efficiently target the lipid core. First, we developed a micellar platform functionalized with tyrosin-O-methylester. This compound was successfully tested in an ApoE-/- mouse model under western diet that develops atherosclerotic plaque. Then, we generalized this approach with a polysaccharide based MR contrast agent. Tyrosine-O-methylester was coupled to this platform as well as trityrosine and L-4F peptide. These compounds were evaluated first by surface plasmon resonance (SPR) on immobilized lipoproteins and then in the ApoE-/- mouse model. In vivo results indicate an enhancement in the atherosclerotic plaque and in the lipid core that validates our hypothesis

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Devauchelle, Anne-Dominique. „Exploration du réseau cérébral impliqué dans les traitements syntaxiques et lexico-sémantiques des phrases“. Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066295.

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Ce travail de thèse a pour but d’explorer les aires cérébrales impliquées dans les traitements syntaxiques et sémantiques des phrases en IRMf chez des adultes sains. Nous avons observé des effets d’adaptation lexico-sémantique dans la plupart des aires temporales et frontales impliquées dans le traitement des phrases. Nous avons trouvé plusieurs régions montrant des effets d’adaptation à la répétition de la forme des mots, du sens des mots et de la structure argumentale de la phrase. Mais aucun effet clair d’adaptation syntaxique n’a pu être observé. Enfin, l’implication des régions temporales supérieures antérieures et postérieures gauches, des régions frontales inférieures gauches et du putamen gauche dans la construction des constituants d’une phrase a été montrée. Ces résultats suggèrent qu’aucune aire cérébrale n’est impliquée dans la représentation de l’arbre syntaxique complet, alors que des aires sont impliquées dans la construction des constituants de la phrase

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Sotta, Paul. „Étude, par résonance magnétique nucléaire du deutérium, de l'ordre orientationnel local dans un réseau polymère sous contrainte uniaxiale“. Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112329.

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Les réseaux polymères amorphes (élastomères) présentent des propriétés à la fois liquides et solides. A courte échelle spatiale, les chaînes polymères ont un comportement de type liquide ; elles sont très libres de renouveler leurs configurations. Les nœuds du réseau eux sont piégés dans une configuration donnée. L'objectif de ce travail est de caractériser les interactions qui déterminent le comportement local des chaînes. Notre approche a été d'étudier de quelle façon les chaînes sont affectées au niveau des segments par une contrainte uni axiale imposée au système. La résonance magnétique nucléaire du deutérium est une technique qui permet d'avoir accès à la dynamique et à l'ordre orientationnel au niveau des segments de chaine. L'ensemble des résultats, obtenus sur des réseaux polydiméthilsiloxane (PDMS) montrent un effet très important des corrélations d'orientation locales :- Un ordre microscopique uni axial est induit par une contrainte macroscopique uni axiale; il est attribué à un effet collectif de corrélations d'orientation entre segments des chaînes. Des chaînes libres diffusant dans le réseau contraint de même nature chimique que le réseau (PDMS) présentent une orientation locale comparable à celle des chaînes liées aux nœuds, montrant que l'effet des corrélations locales domine l'effet d'étirement des chaînes par les nœuds. - L'ordre induit diminue lorsqu'on dilue le réseau polymère par un solvant ; au contraire le système n'est pas perturbé localement quand on introduit une faible quantité de chaînes libres PDMS. La description de la dynamique des chaînes doit donc prendre en compte le confinement local des chaînes par les chaînes voisines dans l'espace. Un traitement de champ moyen incluant les interactions orientationnelles locales et les contraintes dues aux nœuds du réseau, permet de décrire cet effet collectif
Amorphous polymer networks (elastomers) exhibit both liquid-like and solid-like properties. At a short spatial scale, polymer chains are free to move with respect to each other; on the other hand, the junctions are trapped in a given configuration. This work aims at characterizing the interactions which determine the local behavior of the chains. The approach has been to study how chain segment motions are affected by a uniaxial external constraint. The adopted technique has been the deuterium nuclear magnetic resonance, which gives access to the dynamics and orientational order at the chain segment level. The results as a whole, obtained in poly (dimethylsiloxane) networks (PDMS), reveal the importance of local orientational correlations:- A uniaxial microscopic order is induced by a uniaxial macroscopic constraint ; it has been attributed to orientational correlations between proximate chain segments which give rise to a collective effect in the presence of the external constraint. -Free PDMS chains diffusing in the constrained network exhibit a local orientation which is comparable to that of cross-linked chains; hence, the effect of local correlations may be predominent with respect to the end-to-end stretching of the linked chains. The induced order decreases when the polymer network is diluted with a conventional good solvent ; on the other hand, introducing a few percent free PDMS chains does not perturb the system at a local scale. A description of chain dynamics may thus introduce explicitly the confinement of a chain by its neighbours. A mean field treatment, including both local orientational interactions and the constraints due to cross-link junctions, allows to describe and discuss this collective effect

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Morin, Sébastien. „Motions, Order and Consistency: A story Based on the Study of the Dynamics of the Class A beta-Lactamase PSE-4 by NMR“. Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27269/27269.pdf.

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Partie I L’analyse de données de relaxation des spins à l’aide de l’approche model-free est très répandue pour obtenir des informations sur la dynamique des protéines aux échelles de temps ps-ns et μs-ms. Afin d’extraire des informations de qualité, les données sont enregistrées à plusieurs champs magnétiques. Combiner de telles données est cependant sujet aux erreurs expérimentales. Ainsi, la consistence des données de relaxation à plusieurs champs doit être vérifiée. Malheureusement, cela s’effectue rarement, i.e. on assume simplement que les données sont correctes. Nous proposons donc une approche simple pour la vérification de la consistence de données de relaxation enregistrées à plusieurs champs. L’utilisation des test proposés améliore l’analyse et réduit la présence artéfactuelle d’échange conformationnel. Ainsi, comme les données d’échange conformationnel sont souvent discutées en terme de liaison de substrat ou de catalyse, s’assurer de leur validité améliore la compréhension biologique du système étudié. Partie II Les b-lactamases de classe A sont impliquées dans la résistance aux antibiotiques. Elles y participent en hydrolysant les b-lactamines. Ces enzymes ont été étudiées par différentes approches : études mutationnelles, simulations de dynamique moléculaire, cristallographie des rayons X et RMN. L’enzyme modèle de cette classe, TEM-1, a précédemment été étudiée par RMN dans notre laboratoire. TEM-1 est très rigide sur l’échelle de temps des ps-ns, mais subit des mouvements lents μs-ms au niveau du site actif. Afin de mieux caractériser la dynamique des b-lactamases de classe A, l’homologue PSE-4 a aussi été étudié par RMN avec des données de relaxation des spins, de dispersion de relaxation par CPMG et d’échange d’amides. Les mêmes conclusions que pour TEM-1 ont été obtenues : rigidité générale élevée et présence de mouvements lents près du site actif. Ces mouvements pourraient être conservés chez les b-lactamases de classe A et ainsi avoir un lien avec la catalyse enzymatique. Cette hypothèse est renforcée par les données RMN pour cTEM-17m, une chimère TEM-1/PSE-4, pour laquelle plusieurs résonances près du site actif sont non observées dû à un élargissement causé par ces mouvements lents.
Part I The analysis of spin relaxation data using the model-free formalism is a widely used approach to get insights into protein dynamics on the ps-ns and μs-ms timescales. In order to extract high quality data, multiple magnetic field datasets are required. Combining datasets recorded using different NMR magnets is prone to experimental errors. Hence, the consistency of multiple field spin relaxation data must be carefully verified. Analysis of multiple field spin relaxation data generally proceeds without verification of consistency, i.e. with only the assumption that data is fine. We propose a simple approach to verify the consistency of multiple field relaxation data. Using the proposed tests improves the analytical approach by reducing the presence of artifactual conformational exchange terms. Since these terms are often rationalised in relation with ligand binding or catalysis, improving their confidence yields a better understanding in terms of biology. Part II Class A b-lactamases are involved in antibiotics resistance. They do so by hydrolysing the b-lactam antibiotics. These enzymes have been widely studied by different approaches including mutational studies, MD simulations, X-ray crystallography and NMR. The model enzyme for this class of proteins, TEM-1, has previously been studied by NMR in the laboratory. It was observed that TEM-1 is a highly ordered protein on the ps-ns timescale, with slower μs-ms motions clustered around the active site. In order to characterize further the backbone dynamics of class A b-lactamases, the homologous enzyme PSE-4 was studied by NMR using different approaches such as spin relaxation, CPMG relaxation dispersion, and amide exchange experiments. The same conclusions as for TEM-1 were obtained with a high rigidity along the sequence balanced by slower motions in the vicinity of the active site. These motions might be conserved in class A b-lactamases and potentially be important for catalysis. This hypothesis is further enforced by the backbone resonance assignments for cTEM-17m, a TEM-1/PSE-4 chimera, where many resonances are unobservable around the active site, potentially suffering from line broadening caused by slow motions.

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Paquin, Raphaël. „Relaxation de spin nucléaire et dynamique interne dans les biomolécules & imagerie par résonance magnétique en champs inhomogènes“. Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066225.

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Cette thèse traite de développements méthodologiques en spectroscopie (RMN) et imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM). La partie spectroscopique porte sur la compréhension et l’exploitation de phénomènes de relaxation de spin nucléaire dans les biomolécules. Une série de nouvelles expériences de relaxation des noyaux de carbone-13 est tout d’abord introduite pour étudier la dynamique des groupes carboxyliques et carbonyles des chaînes latérales de protéines sur de multiples échelles de temps. Ces groupes fonctionnels jouent un rôle primordial dans la fonction des protéines. Cette étude a été menée sur la protéine calbindin D9K, où la dynamique rapide (

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Dos, Reis Sánchez Jesús Enrique. „Réseau de capteurs compatible IRM pour l’imagerie cardiaque et la cartographie électrique endocavitaire“. Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0107.

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L’électrocardiogramme (ECG) permet de mesurer l’activité électrique du cœur. Il est utilisé pendant les examens d’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) depuis plusieurs décennies pour améliorer la surveillance des patients et synchroniser les acquisitions des images. Néanmoins, cette technique est réalisée en utilisant des dispositifs électroniques avec une bande passante faible et un nombre limité d’électrodes ne permettant pas de fournir un signal de qualité diagnostic. En effet, un ECG diagnostic nécessite une large bande passante (0.05 – 150 Hz) ainsi que 10 électrodes de mesure qui permettent d’acquérir 12 dérivations. L’IRM est caractérisée par un environnement avec un champ magnétique statique intense, des champs électromagnétiques dynamiques à haute fréquence et à basse fréquence. La conception et le développement d’un capteur ECG compatible IRM nécessite de prendre en compte cet environnement afin de réduire les risques d’échauffements du dispositif pendant les séquences d’images et réduire les perturbations sur les signaux mesurés. L’utilisation de dispositifs avec des câbles courts réduit les risques d’échauffement par effet antenne, ce qui garantit la sécurité des patients, mais l’induction de bruit sur les signaux est inévitable. Le travail de thèse a été organisé en cinq parties principales. Les deux premières parties étaient orientées sur l’étude de la littérature et la conception d’un nouveau prototype de capteur avec une large bande passante d’ECG. L’objectif était de développer un dispositif doté d’une puissance de calcul suffisante pour intégrer les algorithmes de traitement du signal développés par le laboratoire IADI, afin d’éliminer le bruit superposé aux signaux. La troisième partie a été consacrée à la construction d’un réseau de capteurs à partir de N capteurs. L’objectif était de multiplier le nombre d’électrodes de mesure pour augmenter la résolution spatiale de l’ECG et reconstruire un ECG 12 dérivations pendant l’examen IRM. La finalité de ce travail est l’imagerie ECG non invasive à partir de cartes de potentiel électrique de surface et à partir de modèles anatomiques de patients obtenus simultanément par IRM. La quatrième partie expose un nouveau procédé de correction en temps réel des signaux ECG à partir d’une acquisition à haute fréquence d’échantillonnage, sur la base du dispositif développé. La cinquième et dernière partie présente une autre application de ce capteur en salle d’électrophysiologie interventionnelle, pendant l’activation d’un système de Navigation Magnétique à distance (NMD) du cathéter, qui génère des perturbations similaires à celles observées en IRM
The electrocardiogram (ECG) is used to measure heart electrical activity. It has been used during Magnetic Resonance Imaging (MRI) examinations for several decades to improve patient monitoring and synchronize image acquisition. Nevertheless, this technique is performed using electronic devices with a low bandwidth and a limited number of electrodes that do not provide a diagnostic signal quality. Indeed, a diagnostic ECG requires a wide bandwidth (0.05 - 150 Hz) and 10 measuring electrodes that allow 12 leads to be acquired. MRI is characterized by an environment with an intense static magnetic field, high frequency and low frequency dynamic electromagnetic fields. The design and development of an MRI-compatible ECG sensor needs to take into account this environment to reduce the risk of overheating of the device during image sequences and to reduce disturbances on the measured signals. The use of devices with short cables reduces the risk of overheating by antenna effect, which ensures patient safety, but the induction of noise on the signals is inevitable. This thesis is organized in five parts. The first two parts were oriented towards the study of the literature and the design of a new sensor prototype with a broad bandwidth of ECG. The objective was to develop a device with sufficient computing power to integrate the signal processing algorithms developed by the IADI laboratory, to eliminate the noise superimposed on the signals. The third part was dedicated to the construction of a sensor network from N sensors. The goal was to multiply the number of measurement electrodes to increase the spatial resolution of the ECG and reconstruct a 12-lead ECG during MRI examination. The purpose of this work is noninvasive ECG imaging from surface electrical potential maps and from anatomical models of patients obtained simultaneously by MRI. The fourth part presents a new method of real-time correction of ECG signals from a high frequency sampling acquisition, based on the device developed. The fifth and last part presents another application of this sensor in the interventional electrophysiology room, during the activation of a Magnetic Navigation System of the catheter, which generates disturbances similar to those observed in MRI

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Pautrat, Alain. „ancrage et dynamique d'un réseau de vortex dans le cadre d'un ancrage de surface“. Phd thesis, Université de Caen, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010046.

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Nous présentons dans cette thèse un travail portant sur l'étude de l'ancrage, de la structure et de la dynamique du réseau de vortex dans des supraconducteurs de type II (Nb-Ta, Pb-In, YBCO). Notre contribution porte d'abord sur l'étude des mécanismes d'ancrage et de désancrage du réseau de vortex dans des cristaux non maclés d'YBCO par des mesures de transport continu, de suceptibilité alternative et d'aimantation. Nous mettons en évidence le rôle prédominant de la surface dans la phase "solide" qui se répercute dans la valeur du courant critique mesurée, et la conservation de la cohérence des vortex dans la phase "liquide". Des mesures d'écho de spin et de Diffraction de Neutrons aux Petits Angles (DNPA) ont été réalisées sur le réseau de vortex dans des échantillons de Nb-Ta et Pb-In. La vitesse du réseau de vortex, ainsi que sa distribution ont été mesurées et analysées. Une mise en ordre dynamique du réseau de vortex a été observée dans Pb-In par les mesures de DNPA. La perfection du réseau de vortex et l'effet du courant de transport sont analysés grâce à l'étude des pics de Bragg. L'étude de la courbure des vortex révèle que leur ancrage est également localisé en surface dans ces échantillons. Enfin, la déformation du réseau de vortex dans YBCO maclé est étudiée par des mesures de DNPA en statique.

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Le, Forner Sylvie. „Modélisation hydrologique des échanges surface-souterrain avec réseau de fossés en milieu agricole méditérranéen“. Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20098.

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Marcou, Olivier. „Modélisation et contrôle d’écoulements à surface libre par la méthode de Boltzmann sur réseau“. Perpignan, 2010. http://www.theses.fr/2010PERP1001.

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Ce travail de thèse traite de la modélisation et la simulation des systèmes complexes et s’inscrit dans la thématique du contrôle et la gestion des ressources en eau. Nous proposons une approche originale basée sur les modèles de Boltzmann sur réseau pour représenter les écoulements au sein des canaux d’irrigation, habituellement décrits par les équations non linéaires de Saint-Venant. Nous avons adapté un modèle bi-fluide et étudié les conditions aux bords qui permettent de reproduire la géométrie d’un canal à surface libre. Des méthodes de détermination des grandeurs hydrauliques d’intérêt ont été développées. Nous nous sommes intéressés au comportement des vannes de fond en régime noyé, et nous démontrons que le modèle permet de décrire celui-ci spontanément dans différentes situations de fonctionnement. Des validations ont été effectuées par le biais d’une comparaison avec des expérimentations menées sur un micro-canal expérimental. Nous avons également introduit dans le modèle des phénomènes de sédimentation et étudié l’influence de la présence d’un dépôt de sédiments sur l’écoulement. Là aussi, les résultats de simulation et d’expérimentation convergent
This PhD work considers the general problem of modelling and simulation of complex systems and deals with the domain of control and management of water resources. We propose here an original approach based on Lattice Boltzmann models (LB) for modelling free surface flows in irrigation canals, usually described with the non-linear shallow water equations. We adapted a bi-fluid model and studied the boundary conditions which allow to reproduce the geometry of a free-surface irrigation canal. Methods for estimating the desired hydraulic quantities were developed. We studied the behavior of submerged underflow gates, and we show that the model is able to spontaneously and correctly describe how the gates function in quite different situations. Validations were realized by comparing results from simulations and experimentations performed on a laboratory micro-canal facility. We also introduced sedimentation phenomena in the model and studied the influence of a sedimentation deposit on the flow. Comparisons between experimental and simulation results were also performed and converged

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Laplatine, Loïc. „Résolution spatiale en microscopie par résonance de plasmon de surface à couplage par prisme“. Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENY044/document.

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La microscopie par résonance de plasmon de surface (SPR) à couplage par prisme a vu le jour à la fin des années 60. Le principal avantage de cette technique d'imagerie optique réside dans sa très grande sensibilité à de faibles variations d'indice optique ou d'épaisseurs à la surface d'un métal. De ce fait, le suivi d'interactions biologiques peut se faire en temps réel sans avoir recours à l'utilisation de marqueurs fluorescents ou enzymatiques. Depuis plus de 30 ans, la microscopie SPR s'est imposée comme la technique de référence de biodétection sans marquage. Ses champs d'application vont de la détermination de constantes d'affinité à la détection de bactéries pathogènes, en passant par la biologie cellulaire. Jusqu'à présent, on pensait la résolution spatiale limitée par la longueur de propagation des plasmons de surface. Or, de nombreux exemples ne corroborent pas cette hypothèse. Dans cette thèse, nous montrons qu'à ce phénomène de propagation se rajoute des aberrations optiques induites par l'utilisation d'un prisme pour coupler la lumière et les plasmons de surface. Nous expliquons ainsi pourquoi les résolutions expérimentales étaient souvent bien moins bonnes que celles attendues. Par l'analyse de la formation des images et la quantification des aberrations, nous aboutissons à deux nouvelles configurations optiques optimisées pour la résolution. Nous analysons ensuite quel métal offre le meilleur compromis entre longueur de propagation et sensibilité. Expérimentalement, nous obtenons une résolution comprise entre 1,5 et 4 μm suivant la direction, sur des champs de vision de plusieurs mm2, et ce, avec une sensibilité standard en biodétection. Nous sommes ainsi en mesure d'observer simultanément plusieurs milliers de cellules individuelles, eucaryotes et procaryotes. Finalement, nous développons un prototype dédié au suivi en temps réel de sécrétions de protéines par des cellules immunitaires. Les limites de la microscopie SPR et les solutions qui permettraient de faire aboutir ce type d'étude sont examinées. Des études préliminaires sont aussi menées sur l'amélioration de la détection de bactéries
Prism-based surface plasmon resonance (SPR) microscopy is an optical imaging technique invented in the late 60s'. Its main advantage lies in its high sensitivity to optical index or thickness variations at a metal surface. Therefore, the monitoring of biological reactions can be performed in real-time without labeling agent such as fluorescence or enzymes. Over the last 30 years, SPR microscopy has become the major technique in label-free biodetection. The field of application range from the determination of affinity constant in biochemistry to the detection of pathogenic bacteria via cellular biology. Until now, the propagation length of the surface plasmons has been considered as the spatial resolution limit. However, many examples do not support this statement. In this PhD thesis, we demonstrate that the resolution is also limited by optical aberrations induced by the prism used to couple light and surface plasmons. Thus, we are able to explain why the experimental resolution was usually worse than the predicted one. The analysis of the image formation and the quantification of aberrations lead us to suggest two new optical configurations optimized for resolution. We also analyze which metal exhibits the better trade-off between propagation length and sensitivity. Experimentally, we obtain a resolution between 1.5 and 4 μm depending on the direction, on field-of-view up to several mm2, and with a standard sensitivity for biodetection (monolayer of DNA). We are then able to observe simultaneously several thousands of individual eukaryote and prokaryote cells. Finally, we develop a prototype dedicated to the real-time monitoring of protein secretion by immune cells. The limits of SPR microscopy and the solutions which could allow this kind of study are discussed. Preliminary results on the improvement of bacterial detection are also presented

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Pillet, Flavien. „Développement d'un outil d'analyse d'interactions moléculaires basé sur la résonance plasmonique de surface (SPRi)“. Thesis, Toulouse, INSA, 2010. http://www.theses.fr/2010ISAT0029/document.

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Ces dernières décennies, on a assisté à l’augmentation du nombre de technologies et de concepts permettant l’analyse des interactions intermoléculaires. Dans ce contexte, les puces à fluorescence restent les plus fréquemment utilisées. Cependant, cette technologie bien que très sensible et multiplexée, ne permet pas d’avoir accès aux paramètres cinétiques, indispensables au calcul des constantes d’affinité et la recherche de systèmes alternatifs s’impose. Dans cette optique, la résonance plasmonique de surface par imagerie (SPRi) est considérée comme une véritable option. Cette technologie se caractérise par l’absence de marquage et permet de suivre en temps réel d’infimes variations de masses consécutives à des interactions intermoléculaires sur la surface du prisme. L’obtention de constantes d’affinité est ainsi possible. En revanche, la SPRi présente un certain nombre de limites, principalement au niveau de la sensibilité et du multiplexage. Les objectifs de la thèse ont ainsi consisté à combler en partie ces différentes limites. La chimie de greffage basée sur l’utilisation d’oligonucléotides modifiés par un thiol a permis d’améliorer le multiplexage et de déposer plus de 1000 spots par cm² sur la surface d’or du prisme. Dans le même temps, la modification de la surface avec des colloïdes d’or et des dendrimères a permis pour des interactions ADN/ADN, d’atteindre une limite de détection de 2 nM (d’où un gain de 200%). En parallèle de ces travaux, diverses applications biologiques ont été effectuées. Une première étude a consisté à rechercher des ligands spécifiques des structures G-quadruplex des télomères. Une seconde étude s’est portée sur le complexe de partition bactérien. Par des études de criblage les bases impliquées dans l’interaction avec une protéine indispensable à la partition du plasmide F chez E.coli ont été identifiées. L’ensemble de ces travaux ont montré le fort potentiel de la SPRi et les applications potentielles qui en découlent sont nombreuses
During the last decades a large number of technologies have been developed to analyze intermolecular interactions. In this context, the fluorescence biochips remain the most frequently used. Although this technology is very sensitive and multiplexed, it does not allow access to the kinetic parameters, essential to the calculation of the constants of affinity. Therefore, the research for alternative systems is essential. In this way, the Surface Plasmon Resonance imaging (SPRi) is considered as an opportunity. It is an optical detection process that can occur when a polarized light hits a prism covered by a thin metal layer. Under certain conditions free electrons at the surface of the biochip absorb incident light photons and convert them into surface plasmon waves. Perturbations at the surface of the biochip, such as an interaction between probes immobilized on the chip and targets, induce a modification of resonance conditions which can be measured. It is a label free technology which allows intermolecular interactions in real time and gives access to the kinetics parameters. However, SPRi is limited in sensitivity and multiplexing. The objectives of my PhD were to circumvent these various limits. Thus, we validated the immobilization of DNA probes on gold surface using thiol-modified oligonucleotide probes. Deposition carried out on non-modified gold surface, does not require electrical stimulation and expensive specific robotic devices. The thiol modification of the probes was shown to be very stable at room temperature, contrary to pyrrole and diazonium probes that need to be prepared just prior to their spotting. We demonstrate that thiol-modified oligonucleotide probes spotted on a gold surface of the SPRi-prisms are very robust and reproducible. We also demonstrated that this simple chemistry is compatible with high density arrays fabrication bearing more than 1000 spots using a classical spotter. Furthermore, the modification of the prism surface with gold colloids and dendrimers allowed for DNA/DNA interactions, to reach a detection limit of 2 nM. In parallel of this work, various biological applications were carried out and validate our previous developments. A first study was to screen G-quadruplex specific ligands to inhibit telomerase activity. We demonstrated that SPRi technology is particularly well adapted to the screening of interaction of small molecules with DNA probes and is sensitive enough to permit distinction between interactions with different DNA structures. The second study was on the bacterial partition complex. We study the DNA binding requirement involved in SopB-sopC specific interactions and analysed at the nucleotide level the bases involved in the binding efficiency and essential for the partition All this PhD work improved the SPRi technology and demonstrated its great potential in biological applications

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Le, Nader Victor. „Approche expérimentale et théorique de la diffusion Raman exaltée : résonance des plasmons de surface et effet de pointe“. Phd thesis, Université de Nantes, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00559365.

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Ce travail de thèse s'articule autour des phénomènes d'exaltation de la diffusion Raman grâce aux propriétés optiques des métaux nobles (Or et Argent). Des expériences de Spectroscopie Raman Exaltée de Surface (SERS : Surface Enhanced Raman Spectroscopy) et de Spectroscopie Raman Exaltée par sonde locale (TERS : Tip Enhanced Raman Spectroscopy) ont permis l'exploration des ces phénomènes. Le premier volet de ce travail a consisté en la préparation de substrats « SERS-actifs » et en l'analyse de leurs pouvoir exaltant. Trois types de substrats ont été élaborés au laboratoire afin d'étudier les paramètres d'influence (structuration de la surface, longueur d'onde et polarisation de la lumière incidente, nature du métal, etc...). Le second volet du travail a été consacré à la mise en place d'un dispositif TERS. La conception des pointes métalliques a fait l'objet d'une attention particulière. De plus, un module a été élaboré afin d'associer un système de nano-positionnement de la pointe à un Raman confoncal commercial. Ce module a aussi été conçu pour permettre de focaliser le faisceau laser à l'extrémité de la nano-sonde métallique. La conception des outils ainsi que la compréhension des résultats expérimentaux sont corrélés à une analyse numérique. Les sources électromagnétiques (plasmons de surface et effet de pointe) de l'amplification de la diffusion Raman sont étudiées avec l'appui de simulations numériques par la méthode des éléments finis. Enfin les aspects chimiques des phénomènes d'exaltation sont abordés par DFT (Density Functiunal Theory).

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Béland, Rémy. „Développement d'un biocapteur couplant la résonance des plasmons de surface et la microcalorimétrie pour le suivi des interactions moléculaires à l'interface liquide/solide“. Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2013. http://www.theses.fr/2013ECDL0040/document.

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Dans un avenir proche, les dispositifs de détection médicaux miniaturisés en temps réels (lab-on-chip) seront au centre de la révolution des méthodes de diagnostics médicaux et d’identification des processus biologiques et cela, autant au niveau clinique qu’au niveau de la recherche. Pour y arriver, il est important de développer des chimies de surface stables et spécifiques, ce qui demande une compréhension des interactions intermoléculaires à l’interface liquide/solide. Pour bien comprendre ces interactions, il est important de développer des instruments adaptés à la mesure près de l’interface liquide/solide des différentes caractéristiques à identifier. Ce projet de recherche présente la conception, la fabrication et les expériences tests d’un capteur multimodal pour l’identification de processus biologiques à l’interface basés sur des technologies de résonance des plasmons de surface (SPR) et de microcalorimérie. Ces deux technologies mises ensemble vont permettre d’effectuer des mesures de la cinétique des interactions ainsi que des caractéristiques thermodynamiques. En premier lieu, les caractéristiques d’une interaction intermoléculaire à l’interface d’une réaction d’hybridation d’ADN furent définies afin d’en déduire un cahier des charges pour les transducteurs. Suite à cela, la conception des transducteurs microcalorimétrique et SPR furent réalisés en tenant compte des contraintes de chacun des transducteurs. Suite à la conception théorique des différentes parties du capteur, un procédé de fabrication compatible avec les méthodes de fabrication standard de la microélectronique fut défini et testé. Afin de s’assurer de la fonctionnalité des dispositifs ainsi fabriqués, des tests de fonctionnalisation de surface furent appliqués sur les échantillons afin de tester la compatibilité du procédé de fonctionnalisation avec les méthodes de fabrication et avec une chimie de surface type. Pour terminer, un système de mélange actif fut testé et caractérisé avec le dispositif de microcalorimétrie afin de s’assurer qu’il était possible de mélanger les fluides avec les produits biologiques pour s’assurer de la qualité de la réaction de surface. Le système développé pourra être utilisé pour effectuer la mesure d’hybridation d’ADN à l’interface. Le système intègre deux modalités permettant la caractérisation en temps réel des interactions intermoléculaires à l’interface liquide/solide. Ce type de système permet la mesure de la cinétique de différents modèles biologiques tels que les puces à sucre encore certains récepteurs cellulaires ou la mesure de conformation moléculaire à l’interface. Des mesures d’oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase sont montrées
To begin with, the characteristics of a DNA hybridization intermolecular interaction at the interface were defined in order to deduce the specifications for our transducers. Following this, the SPR and microcalorimetric transducer will be design by taking into account the constraints of each one. Following the theoretical design of the sensor, a manufacturing process compatible with standard methods of microelectronics manufacturing was tested and identified. To ensure the functionality of the devices, a test of surface functionalization on the sensor was applied to test the compatibility of the manufacturing process with the surface functionalization methods. Finally, a system of active mixing was tested and characterized with a microcalorimetric device to ensure it was possible to mix fluids with organic products to be sure of the quality of the surface reaction. The system developed can be used to mesure DNA hybridization at the interface. This system incorporates two modalities for real-time characterization of intermolecular interactions near the solid/liquid interface. This type of system allows the kinetic measurement of different biological models such as cellular receptors or it is possible to have some molecular measure conformation near the interface. Oxidation of glucose with the enzyme glucose oxidase was shown to present the possibility to measure a biological interaction

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Fuchs, Julia. „Étude physico-chimique des puces à ADN : stabilité du duplex d'ADN, détection des mutations ponctuelles et au-delà“. Grenoble 1, 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10240.

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Le travail de cette thèse est axé autour de l'observation de la stabilité du duplexe de l'ADN. Exploitant un système de détection en temps réel basé sur le principe de l'imagerie par la résonance des plasmons de surface, nous utilisons des rampes de température pour mettre en évidence les interactions d'ADN sur une biopuce fonctionnalisée. Un premier travail porte ainsi sur une comparaison de chimies de greffages et l'influence du tampon sur la stabilité du duplex d'ADN. Notamment, la salinité du milieu et l'influence d'un dénaturant de l'ADN sont étudiés. Dans un deuxième temps, la méthode des rampes de température est appliquée à la détection des mutations ponctuelles sur des cibles d'ADN et ARN longues, issus de la polymerase chain reaction (PCR) ou la nucleic acid sequence based amplification (NASBA), respectivement. L'effet de compétition entre cibles mutées et l'hybridation à la surface est abordé. De plus, les structures secondaires en solutions peuvent changer la capture des cibles sur les sondes. La possibilité d'intégrer l'amplification dans un système de détection sur puce est démontrée pour la NASBA. Enfin, en collaboration avec le laboratoire des lésions d'acides nucléiques (LAN) au CEA Grenoble, une étude des interactions et de l'activité de protéines réparatrices sur l'ADN endommagé est présentée, profitant, de nouveau du choix flexible de la température
This Ph. D. Thesis studies phenomena concerning DNA duplex stability. Exploiting a real-time detection system based on Surface Plasmon Resonance imaging (SPRi), we use a temperature scan method to analyze DNA interactions on functionalized biochips. First, a detailed study about a comparison of two DNA immobilization methods and the influence of different buffer components on surface hybridized DNA duplexes is presented. Especially the influence of salt and denaturing agents in the buffer are discussed. Second, we apply the temperature scan method to point mutation detection, as well for oligonucleotides as for longer DNA or RNA targets produced by Polymerase Chain Reaction (PCR) or Nucleic Acid Sequence Based Amplication (NASBA) amplification protocols, respectively. Competition between targets containing point mutations and surface hybridization is addressed. Also, secondary structures in solution may alter target capture on probes. For the isothermal NASBA amplification, we show that it is possible to make an integrated system with amplification and detection on the SPRi chip. Finally, a study of DNA lesions and repair enzymes is presented in collaboration with the 'Laboratory of Nucleic Acids Lesions' (LAN) at the CEA Grenoble profiting once again from the flexible temperature regulation to characterize enzyme activity on surface grafted DNA

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Dissertationen zum Thema „Résonance de réseau de surface“

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