Littérature scientifique sur le sujet « Champs de forces réactifs »

L’article propose de faire connaître l’histoire de l’ICNC (Centre International sur les conflits non-violents) en décrivant sa genèse, ses activités sur les champs abordés de plus en plus nombreux ainsi que les collaborations nouées avec des milieux divers, notamment universitaires. Il est montré comment les domaines prioritaires et les modalités de travail de l’ICNC ont toujours été flexibles – optimisant une stratégie dirigée par le réseau et réactifs à la demande des praticiens sur le terrain.

L’article propose de faire connaître l’histoire de l’ICNC (Centre International, sur les conflits non-violents) en décrivant sa genèse, ses activités sur les champs abordés de plus en plus nombreux ainsi que les collaborations nouées avec des milieux divers, notamment universitaires. Il est montré comment les domaines prioritaires et les modalités de travail de l’ICNC ont toujours été flexibles – optimisant une stratégie dirigée par le réseau et réactifs à la demande des praticiens sur le terrain.

Résumé Un mouvement social est une action collective organisée contre un adversaire social pour la gestion des moyens par lesquels une société agit sur elle-même et sur ses rapports avec son environnement. Comment le problème peut-il devenir un problème social? S'agit-il d'un mouvement social ou au contraire de formes de décomposition d'un mouvement social irréalisable pour des raisons sociales ou historiques? Pour répondre à ces questions, Alain Touraine, d'une part, analyse les obstacles à l'apparition d'un problème social et, d'autre part, évalue les étapes de formation d'un mouvement social. En outre, il dépasse l'étude des documents en ayant recours à l'intervention sociologique dont les principes et les procédures sont présentés dans la Voix et le Regard. L'intervention d'Alain Touraine aboutit aux conclusions suivantes : l'action nucléaire porte un mouvement social mais elle n'est pas capable de le transformer en action organisée; les réactions nucléaires comme l'ensemble des attitudes des écologistes ne sont pas unifiées, elles ne peuvent mettre en cause le pouvoir technocratique mais elle marquent un changement considérable du champ politique. Le problème nucléaire est plus qu'un problème proprement politique et permet déjà de définir et de voir se combattre les forces les plus caractéristiques des sociétés industrielles avancées qu'on peut nommer postindustrielles.

Comme instrument d'administration publique, l'impôt foncier a profondément marqué de nombreuses régions, particulièrement en Amérique du Nord. La présente étude délimite les champs d'intérêt pertinents à une étude géographique de l'impôt foncier. On y trouvera en outre un survol des études que des géographes et d'autres spécialistes des sciences sociales ont consacrées aux effets économiques, à l'incidence sociale et à l'efficacité administrative de cette forme d'impôt. Or, ces études n'ont pas de perspective historique. À ce titre, la bibliographie consacrée à cette question gagnerait à inclure des analyses fondées sur une perspective historique et matérialiste. De telles analyses jetteraient un éclairage nouveau sur l'évolution historique du système fiscal et permettraient de mieux comprendre les forces de classe agissant sur cette évolution. L'étude géographique de l'application de l'impôt foncier dans telle ou telle région pourrait ainsi s'inscrire dans un cadre plus global.

La présente étude se propose, à travers une double approche empirico-descriptive et déductive, de montrer que le Cameroun à la fois une « colonie » productrice et consommatrice de la Première Guerre mondiale. À la faveur des enjeux géostratégiques qu’il représentait, ce territoire du Golfe de Guinée fut la matérialisation ostensible de l’exportation de la Grande Guerre européenne en Afrique, depuis les origines jusqu’aux conséquences. Bien plus, cet article aborde un aspect non moins important de cette guerre, mais oublié : son impact environnementale sur le Cameroun. Sur la base de témoignages oraux, du matériel de guerre serait enfoui dans certaines localités ayant fait l’objet de champs de bataille entre les forces alliées et l’armée allemande. Ainsi, cette étude fait – tout en ouvrant des pistes de recherche approfondies – un inventaire non exhaustif des sites susceptibles de subir les effets polluants liés cette guerre au Cameroun.

The present paper aims to investigate the causes of genocidal mobilization associated with the involvement of ordinary people. I discuss the “innocent causes” of criminal choices made by perpetrators who are not leaders, sadists or radicals. To this end, I compared three total genocides, of Armenians, Jews, Romani, Tutsi and Twa, and selected partial genocides. My analysis proves that entire nations or ethnic groups may be exterminated because many people make criminal choices which are motivated by values and norms that in other circumstances would be considered acceptable or even commendable. These choices are made partly due to the structural pressure of circumstances (an ongoing war, a change in the rules of the game [les champs], a new distribution of capital) and are partly derived from dispositions shaped in the course of primary and secondary socialization. Yet, they always require the reflexive mediation of “objective” social forces.

La métamorphose est une notion essentielle à l’œuvre et à la vie de Max Jacob (1876-1944). L’auteur a été affecté par une interrogation existentielle permanente qui l’a conduit à adopter une multitude de masques pourvoyeurs d’identités multiples. Sur le plan personnel, il avouera par exemple au poète Jean Rousselot : « Au moral, je suis caméléon. » Sur le plan poétique et graphique, son œuvre témoigne de tensions et de champs de forces puissants de la figure du double chez l’auteur déchiré entre l’espérance du salut et le regret des pitreries parisiennes qui ont cependant façonné sa légende. Max Jacob a été hanté par une interrogation continuelle sur son identité et cette expérience existentielle a été vécue sur le mode du doute permanent et de la néantisation du Moi que seule la conversion aura apaisé dans une certaine mesure traçant un chemin escarpé entre le burlesque et le mystique.

Les nanoparticules (NPs) sont un pilier de la nanotechnologie grâce à leurs propriétés distinctives. Composées souvent de métaux de transition, elles varient de deux à des milliers d'atomes. Cette thèse explore la simulation de ces nanoparticules, en se concentrant sur l'or, l'argent et le cuivre, avec des applications comme l'argent antibactérien ou l'or anticancéreux. Les ions argent interagissent avec l'ADN et la mitochondrie des bactéries, mais une concentration élevée peut être nocive. L'utilisation du thiol stabilise cette interaction en formant une monocouche auto-assemblée dense sur la surface. Différentes structures ont été trouvées selon le métal étudié. Pour l'or, deux structures existent : une adsorption simple (sqrt(3x3)) et une restructurée où les atomes d'or se placent entre les atomes de soufre. Pour l'argent, les thiols peuvent créer la structure sqrt(7x7) ou former un effet core@shell Ag2S. Cette étude vise à vérifier si les méthodes actuelles peuvent prédire ces phénomènes de restructuration et de stabilité des monocouches. La dynamique moléculaire est utilisée pour étudier des systèmes larges, avec le champ de force réactif ReaxFF permettant la cassure et la formation de liaisons pendant les simulations. Un logiciel appelé SAM Maker a été créé pour générer les différentes structures, intégré dans le package NATOMOS. Des structures d'argent (sqrt(7x7)) et d'or (sqrt(3x3)) ont été simulées avec du méthane et du butanethiolate. Le potentiel AgSCH a été utilisé pour étudier la stabilité en chauffant de 0 à 300K, avec des simulations de 0.3, 1 et 3 ns. ReaxFF a montré qu'il peut produire une monocouche stable de butanethiolates sur Ag(111), mais avec des différences pour l'or et l'argent. Les simulations ont révélé des assemblages denses de SAMs sur Ag(111) sans décomposition d'alkanothiolate. Aucune restructuration spontanée n'a été observée, sauf pour les NP inférieurs à 4 nm. À l'avenir, il serait intéressant d'étudier des surfaces d'argent restructurées avec des thiolates et de comparer leurs énergies de liaison.FeNNol, un programme Python, a été utilisé pour créer des potentiels plus précis. La collecte de 300 structures d'or (3 à 25 atomes) a été suivie de dynamiques moléculaires pour générer des structures uniques. Au total, 15 946 structures uniques ont été créées. Des calculs DFT avec la fonctionnelle PBE et la base Stuttgart ont fourni des références d'énergie et de forces pour le potentiel. Un préapprentissage avec ReaxFF a permis de stabiliser les surfaces d'or pur. Les nanoparticules de 2 nm et 4 nm ont donné 20 000 structures de référence. Des ajustements ont ensuite été effectués pour affiner le modèle avec les références DFT, assurant une description précise des clusters.Le modèle final a été testé sur le cluster Au20, montrant une bonne concordance avec la DFT pour les énergies de dissociation. Les distances et énergies des clusters ont été vérifiées, confirmant la précision du modèle. Un autre modèle plus précis a été créé pour des systèmes comprenant moins de 220 atomes d'or, permettant de prédire l'énergie des clusters et leurs distances. En conclusion, cette thèse a démontré l'efficacité des simulations basées sur ReaxFF pour prédire la stabilité des monocouches auto-assemblées sur l'argent. L'utilisation d'algorithmes d'apprentissage a permis de créer des potentiels plus précis pour l'or, ouvrant la voie à des simulations encore plus fiables et détaillées. Ces avancées contribuent à une meilleure compréhension des interactions à l'échelle nanométrique et offrent des perspectives intéressantes pour les applications futures des nanoparticules
Nanoparticles (NPs) have become a cornerstone of nanotechnology due to their distinctive physical, chemical, and biological properties. Often composed of transition metals, they range from groups of two to thousands of atoms. This thesis explores the simulation of these nanoparticles, focusing on gold, silver, and copper, which have applications such as antibacterial silver and anticancer gold. Silver ions interact with bacterial DNA and mitochondria, but high concentrations can be harmful. Thiol can stabilize this interaction by forming a dense self-assembled monolayer on the surface.Different structures have been found depending on the metal studied. For gold, there are two structures: a simple adsorption (sqrt(3x3)) and a restructured one where gold atoms place themselves between sulfur atoms. For silver, thiols can create the sqrt(7x7) structure or form a core@shell Ag2S effect. This study aims to determine if current methods can predict these restructuring and stability phenomena of the monolayers. Molecular dynamics is used to study large systems with the reactive force field ReaxFF, allowing bond breaking and formation during simulations. A software called SAM Maker was created to generate various structures, integrated into the NATOMOS package. Silver (sqrt(7x7)) and gold (sqrt(3x3)) structures were simulated with methane and butanethiolate. The AgSCH potential was used to study stability by heating from 0 to 300K, with simulations of 0.3, 1, and 3 ns. ReaxFF showed it could produce a stable butanethiolate monolayer on Ag(111), but with differences for gold and silver.Simulations revealed dense SAM assemblies on Ag(111) without alkanothiolate decomposition. No spontaneous restructuring was observed except for NPs smaller than 4 nm. Future studies should explore pre-restructured silver surfaces with thiolates and compare their binding energies.FeNNol, a Python program, was used to create more precise potentials. Collecting 300 gold structures (3 to 25 atoms) was followed by molecular dynamics to generate unique structures. In total, 15 956 structures have been created. DFT calculations with the PBE functional and Stuttgart basis provided energy and force references for the potential. A pre-training with ReaxFF stabilized gold surfaces. Nanoparticles of 2 nm and 4 nm provided 20,000 reference structures. Adjustments refined the model with DFT references, ensuring accurate cluster descriptions.The final model was tested on the Au20 cluster, showing good agreement with DFT for dissociation energies. Cluster distances and energies were verified, confirming the model's accuracy. Another more precise model was created for systems with less than 220 gold atoms, predicting cluster energy and distances. In conclusion, this thesis demonstrated the effectiveness of ReaxFF-based simulations in predicting the stability of self-assembled monolayers on silver. Using learning algorithms created more accurate potentials for gold, leading to more reliable and detailed simulations. These advances contribute to a better understanding of nanoscale interactions and offer promising prospects for future nanoparticle applications

La spectroscopie de dissociation par absorption de photons infrarouges (IRPD) permet d’obtenir les signatures vibrationnelles d’espèces chargées en phase gazeuse, telles que de petits peptides ou des ions hydratés dans des agrégats d’eau. L’attribution des modes de vibration pour établir une relation entre le spectre expérimental et une structure moléculaire est une tâche délicate et nécessite le recours à la modélisation moléculaire.Ce manuscrit présente un ensemble d’outils théoriques pour le calcul et l’attribution de spectres vibrationnels, basée principalement sur la dynamique moléculaire classique et le champ de forces polarisable AMOEBA, ainsi que son application à des ions gazeux de tailles diverses. Les ions hydratés dans des agrégats d’eau M(H2O)n (n allant de 6 à 100) sont caractérisés par une dynamique importante, et leur spectre expérimental ne peut pas être décrit par une seule structure. La signature des peptides évolue avec la température et les effets d’anharmonicité dynamique. Ils peuvent également être le siège de mécanismes de transfert de proton, présentant une signature vibrationnelle très caractéristique.La surface d’énergie potentielle de ces systèmes est explorée par la dynamique moléculaire classique en trajectoires individuelles ou avec échange de répliques, afin d’engendrer des structures énergétiquement stables. Pour les plus petits systèmes, les méthodes quantiques DFT et post-HF sont utilisées pour confirmer les structures de plus basse énergie, calculer leurs spectres IR statiques et proposer des attributions des modes de vibration. Pour les plus systèmes de plus grandes tailles, c’est-à-dire les ions dans des gouttes d’eau de plusieurs dizaines de molécules, la simulation des spectres IR à température finie est basée sur la transformée de Fourier de la fonction d’autocorrélation du moment dipolaire (DACF), calculée pour une trajectoire de dynamique moléculaire classique. Cette méthode n’offrant pas d’accès direct aux modes normaux de vibration, nous avons implémenté une méthode d’attribution dynamique, basée sur la Driven Molecular Dynamics (DMD) et couplée au DACF. La combinaison AMOEBA/DACF/DMD a été utilisée pour reproduire et attribuer le spectre du dipeptide Ace-Phe-Ala-NH2, et ceux d’ions hydratés dans des agrégats d’eau.Enfin, la signature vibrationnelle d’un transfert de proton ne peut être décrite, ni par des méthodes statiques quantiques, ni par la dynamique classique. Sa modélisation a nécessité le développement d’un modèle Empirical Valence Bond (EVB) à deux états, couplé au champ de forces polarisable AMOEBA. Le modèle EVB a été implémenté dans la suite logicielle Tinker. Il permet de reproduire le comportement dynamique du transfert de proton au sein de petits peptides et de diacides déprotonés, ainsi que la signature spectroscopique observée expérimentalement.Une partie importante des applications de ces développements concerne des ions simples hydratés dans des nano-gouttelettes, et en particulier l’ion sulfate de grande importance environnementale. Nous avons pu reproduire de façon satisfaisante, pour la première fois, les spectres d’agrégats contenant jusqu’à 100 molécules d’eau. Le principal contributeur à cette spectroscopie expérimentale est l’équipe d’E. Williams à l’université de Californie à Berkeley. Nous avons établi avec eux une collaboration pour compléter ce travail en modélisant les spectres IR d’ions sulfates hydratés [SO4(H2O)n=9-36]2-, dont ils ont obtenu les signatures expérimentales
Spectroscopy dissociation by absorption of infrared photons (IRPD) provides vibrational signatures of charged species in the gas phase, such as small peptides or hydrated ions in water clusters. The vibrational normal modes assignment to establish a relationship between the experimental spectrum and molecular structure is a delicate task and requires the use of molecular modeling.This manuscript presents a set of theoretical tools for calculation and assignment of vibrational spectra, based mainly on classical molecular dynamics and polarizable AMOEBA force field, and its application to gaseous ions of various sizes. Hydrated ions in water clusters M(H2O)n (n in 6-100 range) are characterized by a dynamic behavior, and their experimental spectrum can not be described by a single structure. The signature of peptides changes with temperature and dynamic anharmonicity effects. They can also be the site of proton transfer mechanisms, with a very characteristic vibrational signature.The potential energy surface of these systems is explored by classical molecular dynamics in individual trajectories or replica exchange to generate energetically stable structures. For smaller systems, quantum methods, as DFT and post-HF, are used to confirm the lowest energy structures, calculate their static IR and propose normal modes assignments. For larger systems, i.e ions in water drops of several tens of molecules, the simulation of IR spectra at finite temperature is based on the Fourier transform of the autocorrelation function of the dipole moment (DACF), calculated during a classical molecular dynamics trajectory. As this method does not allow direct access to the vibrational normal modes, we implemented a method of dynamic assigments, based on the Driven Molecular Dynamics (DMD) and coupled to the DACF. The combination AMOEBA /DACF / DMD was used to reproduce and assign the spectrum of the dipeptide Ace-Phe-Ala-NH2, and those of hydrated ions in water clusters.Finally, the vibrational signature of a proton transfer can not be described by quantum static methods or by classical dynamics. Its modeling required the development of a two states Empirical Valence Bond Model (EVB), coupled with AMOEBA polarizable force field. The two states EVB model was implemented in the software TINKER. It can reproduce the dynamic behavior of proton transfer in small peptides and deprotonated acids, as well as the spectroscopic signatures observed experimentally.An important part of the applications of these developments relates simple hydrated ions in nano-droplets, and in particular the sulfate ion of great environmental importance. We were able to reproduce satisfactorily, for the first time, the spectra of clusters containing up to 100 water molecules. The main contributor to this experimental spectroscopy is the team of E. Williams from the University of California of Berkeley. We have established cooperation with them to complete this work by modeling the IR spectra of hydrated sulfates ions [SO4(H2O) n=9-36]2-, for which they obtained experimental signatures

La mise en forme des zéolithes dans le domaine industriel est une chimie qui a été mise au point de manière empirique. De récentes études sur l’impact physico-chimique des liants sur les propriétés des zéolithes montrent qu’une étude rigoureuse et détaillée des processus se produisant lors de la mise en forme manque, et permettrait de mieux maîtriser sa mise en œuvre. A ce jour aucune étude ab initio n’a été menée sur ce sujet.Dans le travail proposé, la ZSM-5 (MFI) et l’effet du liant sur ses propriétés sont étudiés via l’utilisation de modèles quantiques (VASP DFT périodique) et de modèles de champs de force réactifs (ReaxFF). Un ensemble de modèles de la surface externe de la ZSM-5 a été construit, étudié (nature de la surface, hydratation, sites acides, …) et comparé à des données expérimentales (RMN du proton, FT-IR, adsorption de molécules sondes) de manière à pouvoir simuler ensuite mis au contact de liant et/ou composant du liant. Deux types de sites d’alumination de surface ont été mis en évidence, les hydroxyles pontant Al-OH-Si et de l’eau non dissociée sur la surface Al-(H2O)(OH)n. Grâce à la modélisation de l’adsorption de pyridine ou de diterbutylpyridine, l’acidité du premier type de sites a été montrée comme étant la plus forte et plus particulièrement aux localisations permettant un fort confinement. Le second type de sites a été montré comme étant le plus stable en surface et a fait le sujet d’études d’hydratation et de déshydratation. Les simulations des interactions avec les liants montrent que l’alumine a une forte interaction avec les zone riches en aluminium de la zéolithe et que le sodium issu de la silice empoisonne les sites acides des zéolithes. L’optimisation des paramètres du champ de force réactif et les simulations ont permis la modélisation à l’échelle adaptée de la mise en contact de surface de zéolithes avec des surfaces de liants. Les caractéristiques de la surface et les interactions avec le liant ont été mises en lien avec les expériences conduite à IFPEN, ce qui apporte un éclairage nouveau sur les phénomènes physico-chimiques se produisant lors de la mise en forme
Zeolites are nanoporous aluminosilicates crystals of prominent fundamental and industrial importance. Among these, ZSM-5 is one of the most investigated solid, with paramount industrial use, that can be obtained in various forms. Some of these (hierarchical forms, nanoslabs, nanosheets and nanocrystals) exhibit a very high surface over volume ratio which make them useful for multiple industrial processes. The shaping is used to adapt ZSM-5 (and zeolites in general) to the needs of the industrial reactors. Empirically, preparing a technical zeolite is a strong industrial know-how, but with limited physic-chemical understanding of the zeolite-binder interface. Periodic Density Functional Theory (DFT, VASP, PAW, PBE dDsC) calculations of the relative stability of relevant surface orientations for silicalite and ZSM-5 crystals ((100), (010) and (101)) were performed at different hydration levels thanks to ab initio thermodynamics. Their relative acidities (pyridine and di-tertbutylpyridine adsorption) and spectral features (vibration modes, NMR chemical shifts) are determined. The interaction of the most relevant ones with binders (alumina, silica) is simulated ab initio, and an empirical reactive force field (ReaxFF) is built on purpose to model larger scales. Several kinds of surface sites have been identified. Bridging Al-OH-Si are present at the pore mouth, of similar or higher stability with respect to bulk sites. These are not stable at the outermost surface, where the following groups prevail: Si-OH, Al-OH and most importantly water adsorbed on aluminum Al-(H2O)(OH)n. Models of pyridine and 2,6-ditertbutylpyridine adsorption show that the acidity of the bridging groups is stronger than the other, and more particularly with a strong confinement. Al-(H2O)(OH)n surface site are shown to be the most stable at the external surface of ZSM-5 and are studied upon the hydration and dehydration of the ZSM-5 external surfaces. The results issue from these DFT simulations are compared to FT-IR, 1H NMR, and pyridine/2,6-ditertbutylpyridine adsorption experiments conducted at IFPEN. The interaction between zeolite and binders (silica, alumina) is first modeled by the interaction of the zeolite with small components like Si(OH)4, Na+ - present in some silica sources - and Al(OH)3(H2O). The results show that alumina components are more strongly attracted by the aluminum of the zeolitic network than silicic species. Na+ binds more strongly with the zeolite rather than silica and these results are once more compared to experimental data. The reactive force field parameters optimization is allowing to model larger external zeolite surfaces that are in contact with more realistic binder surfaces. All these results provide a rational understanding of a large set of experimental observations from the literature, that remained so far poorly understood. These findings are likely not limited to the case of the MFI framework (some of them already appeared to be valid for zeolite Beta), as our conclusions are mainly dictated by local topology aspects. The zeolite we investigate and the reactive sites we reveal are of both fundamental and industrial importance

Dans les études expérimentales de la micromécanique des matériaux granulaires, la mesure des forces de contact entre particules est de nos jours toujours un challenge en comparaison avec les outils et techniques bien mieux établis pour la caractérisation cinématique à l'échelle des particules. Cette thèse de doctorat s'attaque à cet ambitieux problème. L'approche proposée implique deux aspects : (i) la caractérisation expérimentale du réseau de contact et de la cinématique à l'échelle des particules, qui peut être réalisée avec des techniques d'imagerie standards ; (ii) une approche numérique capable d'exploiter ces mesures afin de déduire les forces de contact.L'une des contraintes qu'on s'était imposée était de ne s'appuyer que sur la connaissance de la géométrie des particules ainsi que du réseau de contacts pour réaliser la déduction des forces de contact. Trois techniques numériques différentes ont été proposées à cet effet : une méthode basée sur l'élasticité des contacts (CEM), une méthode basée sur la dynamique de contact (CDM) et une méthode basée sur l'équilibre élasto-plastique de l'assemblage granulaire (QSM). Chacune de ces techniques repose sur une approche de la famille des méthodes en éléments discrets ; il s'agit respectivement de le DEM de type Cundall, la dynamique des contacts non régulière, et une approche de calcul statique élastoplastique. La non-unicité de la solution est le principal problème avec les techniques choisies, et elles sont étroitement liées à l’indétermination des forces dans le système.Les trois méthodes sont d'abord présentées et validées en les appliquant à l'estimation des forces dans les systèmes granulaires 2D générés au moyen de simulations DEM explicites. Nous prenons ces simulations comme des expériences "idéales" dans le sens où elles fournissent des données similaires à celles extraites des expériences, mais dépourvues d'erreurs de mesure. Un avantage évident de cette stratégie est d’obtenir des ensembles de forces faisant office de référence faisant foi. Sur cette base, les principaux aspects affectant la détermination des forces peuvent être étudiés. En particulier, le rôle crucial de l'histoire du chargement est mis en évidence et certaines solutions pour les prendre en compte dans la détermination des forces ont été prospectées. Une évaluation de l'influence de l'erreur de mesure a également été réalisée pour prédire l'applicabilité de chaque méthode à des expériences réelles. Une brève analyse de la variabilité des solutions est également fournie.Finalement, des tentatives ont été faites pour déduire des forces issues d’expériences effectuées dans le dispositif 1gamma2epsilon. La cinématique des particules et la connectivité ont été évaluées au moyen de la technique de corrélation d'image numérique. Les avantages et inconvénients des trois méthodes ont été éclaircis. Ils nous conduisent à envisager une utilisation combinée des trois méthodes pour tirer parti de leurs atouts respectifs. À l'avenir, il conviendra de réfléchir à la prise en compte de la stabilité de la solution -- dans l'algorithme de convergence vers une solution -- avec l'espoir de limiter la variabilité des solutions
In the experimental study of the micro-mechanics of granular materials, measuring inter-particle contact forces is still a challenging task, if compared to the well-established tools and techniques for the kinematic characterisation at particle scale. This doctoral thesis addresses this problem. The proposed approach consists of two parts: an experimental characterisation of the granular network geometry and of particle-scale kinematics, which can be carried out with common imaging techniques such as Digital Image Correlation; a numerical approach aiming to exploit these measurements for the estimation of forces.One imposed constraint was to only make use of the rigid motions of particles, together with the knowledge of the contact network, to infer contact forces. Three different numerical techniques have been proposed to this purpose, referred to as Contact Elasticity Method (CEM), Contact Dynamics-based Method (CDM) and Quasi-Static Method (QSM). Each of these techniques is based on the formulation of common approaches in the family of Discrete Element Methods, respectively the classical Cundall-like DEM, the Non Smooth Contact Dynamics and a quasi-static approach accounting for both contact elasticity and plasticity. It is shown that memory of the history of the packing is the main concern with all the chosen techniques.The three methods are first presented and validated by applying them to the estimation of forces in 2D granular systems generated by means of explicit-time DEM simulations. We refer to these simulations as "ideal" experiments since they are meant to provide the same information that can be extracted from experiments, but without any measurement error. An obvious benefit of this strategy is to get reference force sets that are taken as ground truth. Based on this, the main aspects that affect the determination of forces can be investigated. In particular, the crucial role of history is emphasised here, and some solutions to take it into account in the force inference have been investigated.An assessment of the influence of measurement error has also been carried out, to predict the applicability of each method to real experiments. A short analysis of the variability of the solutions is also provided.Finally, some attempts have been made to infer forces from experiments carried out in the 1gamma2epsilon device. Particle kinematics and connectivity have been assessed by means of the Digital Image Correlation technique.The benefits and drawbacks of the three methods have been demonstrated. They conduct us to envision a combined usage of the three methods. In the future, studying the stability of equilibrium might help reducing the variability of the solutions

Le but de cette thèse est une revisite du potentiel SIBFA. Ceci inclut un travail et une réflexion sur la méthodologie de cette approche avec une implémentation proposant une utilisation plus large. De plus, une nouvelle calibration de champ de forces raffiné est permise aujourd’hui. En effet, la décomposition d’énergie intermoléculaire SAPT donne accès à toutes les composantes avec rigueur. La reproduction des résultats ab-initio par un potentiel analytique laisse entrevoir des applications prometteuses. Au-delà du coup de calcul considérablement réduit par rapport aux méthodes de chimie quantique, son intégration dans un code de dynamique moléculaire ouvre les portes à de nombreuses études encore plus prometteuses hors de portée de la chimie quantique. Enfin l’optimisation de ce code, avec une parallélisation bien étudiée, en feront un outil majeur de la biochimie. Dans une première partie, nous introduirons les notions et principes essentiels à la dynamique moléculaire. Un premier chapitre exposera la mécanique classique utilisé dans les programmes les plus distribués et utilisés. Un second chapitre introduira les méthodes permettant un meilleur traitement des interactions non-covalentes essentielles dans les études de complexes ligand-récepteur. Une seconde partie abordera de manière plus concrète la stratégie d’implémentation de SIBFA dans Tinker. Celle-ci s’organisera autour de trois chapitres, traitant chaque composante énergétique intermoléculaire. L’objectif de cette thèse est de proposer un socle solide autour du traitement des interactions non covalentes dans le cadre des champs de forces polarisables de dernières générations et de présenter le modèle d’eau hybride AMOEBA/SIBFA
The purpose of this thesis is to revisit the potential of SIBFA (Sum of Interactions Between Fragments Ab initio computed) [...]

L’influence d’un champ magnétique intense a été étudiée sur deux systèmes électrochimiques, le ferri/ferrocyanure en limite diffusionnelle et électrolyse de l’eau de mer, de manière expérimentale, théorique et numérique. Les expériences sous contrôle potentiostatique démontrent une augmentation du courant d'électrolyse engendrée par un champ magnétique intense, disponible jusqu’à 13 T au LCMI. Ce phénomène résulte de la convection engendrée par la force électromagnétique, qui induit une transition vers la turbulence, observée pour la première fois lors de ces travaux, pour une valeur critique de champ magnétique. Une simulation numérique de cet écoulement a été réalisée et donne des résultats concordant avec l’expérience. Pour l’application visée de propulsion MHD de bateaux, les études théorique, expérimentale et numérique d’un modèle réduit de propulseur ont permis de mieux appréhender les phénomènes qui entrent en compte et d’ouvrir des perspectives pour sa mise en œuvre
The influence of a high magnetic field has been studied on two electrochemical systems, ferri/ferrocyanide in diffusion limited current and sea water electrolysis, experimentally, theoretically and numerically. The experiments under potentiostatic control show an increase in the electrolytic current due to the high magnetic field up to 13 T available in the GHMFL. This phenomenon results from the convection created by the electromagnetic force, which induces a transition to turbulence, observed for the first time during this work, for a critical value of magnetic field. A numerical simulation of this flow has been accomplished and these results are in good agreement with the experiments. For applications of ship MHD propulsion, theoretical, experimental and numerical studies of a small thruster allowed to better understand the phenomena that occur and to open views of its implementation

Le kérogène, fraction insoluble de la matière organique sédimentaire, est un mélange complexe et hétérogène de macromolécules organiques. Ces structures évoluent, essentiellement sous l’effet de la température, au cours des temps géologiques et génèrent les hydrocarbures présents dans les bassins sédimentaires. Comprendre et quantifier les mécanismes physicochimiques associés à ce processus est important pour l’estimation des réserves pétrolières. Au cours de cette étude, deux géopolymères ont été sélectionnés pour représenter la décomposition thermique de structures typiques des kérogènes naturels. Dans un premier temps, une étude expérimentale nous a permis (1) de proposer des structures moléculaires des géopolymères et (2) de décrire les mécanismes primaires de décomposition des géopolymères. Les échantillons ont été analysés au moyen d’expériences de pyrolyse en milieu confiné à cinq températures de référence comprises entre 200 à 300°C. Un schéma cinétique correspondant aux processus précoces de décomposition a été établi à partir des observations expérimentales pour chacun des deux géopolymères. Dans un deuxième temps, les modèles moléculaires élaborés dans l'étape précédente ont été soumis à des simulations moléculaires dynamiques utilisant un champ de forces réactif (ReaxFF). Ces simulations ReaxFF ont apporté une interprétation théorique aux processus-clés observés expérimentalement. L’ensemble des résultats de cette étude suggère que les modèles cinétiques, en une étape implémentés dans les simulateurs de bassin standard ne reproduisent pas correctement la physicochimie des processus de décomposition de la matière organique dans les roches mères naturelles
Kerogen, the insoluble fraction of sedimentary organic matter, is a complex mixing of organic macromolecules, the structure of which evolves during geological times as a function of temperature mainly. The thermal evolution of kerogen is at the origin of hydrocarbon deposits in sedimentary basins. Understanding and quantifying the physicochemical processes associated to this transformation is therefore important to improve the evaluation of petroleum systems. During this study, two geopolymers were selected in order to represent the thermal decomposition of typical structures in natural kerogen. Firstly, an experimental protocol was set up (1) to define molecular structures of the geopolymers, and (2) to describe primary mechanisms of decomposition of both geopolymers. The two samples were analysed using off-line pyrolysis experiments, at five reference temperatures comprised between 200 to 300°C. A kinetic scheme accounting for early decomposition processes was derived from these experimental observations for each geopolymer. Secondly, molecular models were submitted to molecular dynamic simulations using a reactive force field (ReaxFF). ReaxFF simulations provided theoretical supports to the key-processes derived from laboratory experiments. On the overall, results of this study suggested that kinetic models in one step (= parallels reactions implemented in standard (commercial) basin simulators do not adequately reproduce the physicochemistry of organic matter decomposition processes in natural source rocks

Cette recherche interroge les œuvres de György Kurtág et de Helmut Lachenmann à travers une notion de geste musical déclinée selon trois dimensions complémentaires : celle du jeu instrumental et vocal, celle des éléments expressifs cristallisés dans le matériau, celle, enfin, de la forme en tant que processus dynamique. Avec la catégorie du geste il s’agit rendre compte du caractère énergétique de deux approches qui partent, dans la composition de l’œuvre, des actions du musicien dans l’interprétation, tout en tenant compte de la capacité de la musique à absorber ce qui lui est étranger sans pour autant jamais se figer en une simple reproduction de ce qu’elle incorpore du dehors. L’une des tâches les plus urgentes auxquelles la composition musicale a dû s’attaquer depuis l’abolition de la tonalité est celle d’inventer de nouvelles forces organisatrices de la forme, affranchies de l’ancien langage mais aussi de nouvelles contraintes générales et abstraites que l’écriture s’imposerait à elle-même. Les compositeurs György Kurtág et Helmut Lachenmann, que rien ne semble apparemment réunir, affrontent cette problématique sans éviter les contradictions qu’elle génère. Le « ton » de leurs musiques, la qualité propre à une voix inscrite à même le tissu de l’œuvre, relève d’un geste qui guide le déroulement temporel de la forme musicale. La notion de « geste », telle que nous la concevons, apparaît alors comme un outil qui permettrait de mieux approcher, de manière sensible, cette dimension du musical
This research examines György Kurtág’s and Helmut Lachenmann’s works through the analyse of a concept of musical gesture including three complementary dimensions. The first one is the instrumental and (vocal) action which is a fundemental aspect of the music of both composers. The second dimension to explore reveals how the expressifs elements can be crystallized in the musical material. At last, I examine the musical form as a dynamic process. By the analysis of the concept of musical gesture I can investigate the energetic character of Kurtág’s and Lachenmann’s music. This approach reveals how the composers work on the musician actions for the interpretation. At the same time, it shows the power of the music to absorbe extra-musical dimensions without fixing itself into a mere reproduction of these foreigns elements. Since the abolition of tonal music, composition tried to invent new forces to organize the form, liberating itself from old musical structures and new abstracts and generals constraints of writing. Indeed, György Kurtág and Helmut Lachenmann, whom nothing seems apparently bring togheter, work on this problem without avoiding the contradictions that this question generates. The « tone » of their music, the qualitiy of a voice as it deploies into the musical texture, is a matter of a gesture that guides the temporal development of musical form. The notion of « gesture », as we known it, appears then as a tool that allow a sensitive approach to this dimension of music

L'efficacité des traitements conventionnels du cancer est en partie limitée par l'acquisition de résistances par les cellules cancéreuses. Ces résistances ont longtemps été considérées comme étant le seul fait du génotype des cellules cancéreuses. Cependant, ces dernières années, les chercheurs ont prouvé que la progression et la résistance du cancer n'étaient pas uniquement déterminées par les caractéristiques inhérentes aux cellules cancéreuses, mais également par leurs interactions avec le microenvironnement tumoral. Les fibroblastes associés au cancer (CAFs), font partie du microenvironnement tumoral, et leur rôle clé dans la modification des autres composants du microenvironnement (vaisseaux sanguins, matrice extracellulaire, acteurs de l'immunité) ainsi, que leurs interactions avec les cellules cancéreuses, participent grandement à la baisse d'efficacité des traitements anti-cancéreux. Il semble donc que la destruction des CAFs soit une stratégie intéressante pour inhiber le développement de la maladie. Tandis que des nanoparticules magnétiques (NPMs) soumises à un champ magnétique hautes fréquences produisent de la chaleur, elles génèrent un couple mécanique en réponse à des champs magnétiques rotatif basse fréquence (RMF). Nous avons choisi d'utiliser les RMF afin de mettre au point une stratégie thérapeutique dirigée contre les CAFs. Le principe de cette stratégie est de cibler les CAFs à l'aide de NPMs vectorisées, puis d'appliquer un RMF permettant de générer suffisamment de stress mécanique pour induire la mort cellulaire. Ainsi, le premier objectif a été de développer des NPMs ciblant les CAFs pancréatiques. Pour cibler les CAF pancréatiques exprimant le récepteur à la cholécystokinine de type 2 (RCCK2), nous avons vectorisé des NPMs avec de la gastrine (NPM@Gastrine), un agoniste du RCCK2. Nous avons montré que les NPM@Gastrine se lient au RCCK2, s'internalisent et s'accumulent dans les lysosomes des CAFs exprimant le RCCK2. Nous avons ensuite testé différentes amplitudes et fréquences de champ magnétiques et mis en évidence qu'une exposition des CAFs après internalisation des NPM@Gastrin dans les lysosomes entraine la mort cellulaire. L'exposition des CAFs à un RMF de fréquence 1Hz et d' amplitude de 40mT a permis d'obtenir l'effet maximal sur la mort des CAFs observé dans cette étude, à savoir environ 40% de mort cellulaire. De plus, nous nous sommes penchés sur le mécanisme de mort cellulaire à l'œuvre et nous avons montré que la mort cellulaire fait intervenir les lysosomes. En effet la membrane des lysosomes se perméabilise, entrainant la fuite de leurs contenus dans le cytoplasme. Les cathepsines B sont impliquées dans le processus de mort. La mort cellulaire à l'œuvre semble être dépendante de la caspase-1. Pour finir nous avons utilisé un générateur de champ magnétique nous permettant d'observer les réactions cellulaires pendant l'application du traitement en microscopie confocale. Nous avons notamment pu observer une rétractation cellulaire, un mouvement général des lysosomes en direction du noyau et une variation de l'adhésion cellulaire. Ces travaux ont permis d'établir une preuve de concept : les NPMs ciblant le microenvironnement peuvent perturber son fonctionnement via l'action de forces mécaniques. Ceci ouvre un nouveau champ des possibles pour les thérapies anti-cancéreuses
Efficiency of anti-cancer treatments is limited by development of resistance to treatments, which has long been considered to depend solely on the genotype of cancer cells. However, these past few years, researchers proved that cancer progression and resistance are not only determined by the inherent characteristics of cancer cells, but also by their interactions with tumor microenvironment. Among other components of the tumor microenvironment, cancer-associated fibroblasts (CAFs) promote tumor growth and cancer cell resistance to treatments. CAFs modify the components and properties of tumor microenvironment (blood vessels, extracellular matrix or tumor immunity) and interact with cancer cells; those actions take a great part in the loss of treatment efficacy. Thus, as CAFs seem to be key players in cancer cell resistance to treatment, their eradication is an interesting strategy to inhibit cancer progression. While magnetic nanoparticles (MNPs) under a high frequency magnetic field produce heat, they generate a mechanical torque in response to low frequency rotating magnetic fields (RMF) Here, we chose this last property to elaborate a nano-therapeutic strategy directed against CAFs. The principle of this strategy is to target CAFs using vectorised MNPs and then apply a RMF that generates enough mechanical stress to induce cell death. The first objective was to target pancreatic CAFs that express the type 2 cholecystokinin receptor (CCK2R). For this, we synthesized gastrin-decorated MNPs (MNP@Gastrin). We showed that MNP@Gastrin bind to the CCK2R on the cell membrane of CAF-CCK2R, then internalize and accumulate in the lysosomes. Then, we tested different amplitudes and frequencies of RMF and demonstrated that RMF exposure induces the death of CAFs having accumulated MNP@Gastrin into their lysosomes. The optimal effect on cell death, namely the death of about 40% of CAFs, was obtained with 40mT and 1Hz RMF. Moreover, we investigated the cell death mechanism involved and we showed that cell death occurs through lysosomal damage. Lysosomes undergo membrane permeabilization, releasing their content, including cathepsin B which are involved in the observed cell death process. On top of that, the engaged cell death pathway seems to be caspase-1 dependent. Finally we used a magnetic setup under a confocal microscope in order to observe real-time cell reaction to RMF. We noticed cellular retraction, lysosomal movements towards the nucleus, and changes in cellular adhesion. This study establishes the proof-of-concept that targeted MNPs can disrupt tumor microenvironment through mechanical forces upon RMF exposure, and thus open new opportunities for cancer therapy

Dans cette thèse, nous nous concentrons sur l'analyse des forces et des couples résultant de l'interaction entre la matière et le champ électromagnétique, chacun décrit de manière classique ou quantique. Nous explorons comment l'ajout de champs électriques et magnétiques externes modifie les moments mécaniques agissant sur le milieu. Les champs externes peuvent avoir un impact significatif, altérer les trajectoires des particules, induire un moment angulaire ou provoquer des changements dans les niveaux d'énergie des états quantiques.La thèse s’articule autour de deux axes connectés, chacun offrant une perspective différente sur l’interaction entre la lumière et la matière en présence de champs extérieurs.Dans le premier axe, nous nous immergeons dans le domaine de l'électrodynamique quantique (QED) pour étudier le rôle du vide quantique dans les forces électromagnétiques. Notre attention se porte particulièrement sur deux forces classiques distinctes: la force d’Abraham et la force d’Aharonov-Casher. Ces deux forces sont notamment au cœur de la controverse d’Abraham-Minkoswki discuté dans le premier chapitre de cette thèse.Le premier axe est exploré dans les chapitres 2 et 3 qui se concentrent sur la modification de l’impulsion du vide quantique en présence de matière et de champs électromagnétiques externes. La modification de l’impulsion du vide quantique entraîne l’existence d’une force du vide quantique sur la matière, mais reste inobservée expérimentalement. Pour cette investigation nous utilisons une approche QED ainsi qu’un modèle microscopique.Dans le chapitre 2 nous étudions les contributions du vide quantique à la force d’Abraham agissant sur un atome de Rydberg en présence d’un champ électrique et d’un champ magnétique croisés. Notre de but est de déterminer si les atomes de Rydberg ont le potentiel pour permettre d'observer les contributions du vide quantique à la force d’Abraham classique.Le chapitre 3 est quant à lui axé sur la force d’Aharonov-Casher. Celle-ci n’a jamais été observé pour l’heure car elle est extrêmement petite. Nous calculons la force du vide pour un atome de Rydberg avec un grand moment magnétique soumis à un champ électrique afin de déterminer si le vide quantique est susceptible de générer une force d’Aharonov-Casher.Le deuxième axe adopte une approche classique de l'interaction entre la lumière et la matière, se concentrant sur les couples sur la matière induits par le champ électromagnétique.Le chapitre 4 est dévoué à l'étude de la radiation de moment angulaire d’une source entourée par un environnement magnéto-biréfringent. Plus précisément, nous caractérisons l’influence de la diffusion multiple de la lumière sur la radiation de moment angulaire ainsi que sur le couple agissant sur la matière.Bien que les deux axes adoptent des approches différentes, ils restent étroitement interconnectés. La force et le couple, fondamentaux en mécanique, entretiennent une relation intime, et l'étude des deux offre une image plus complète des interactions entre la lumière et la matière en présence de champs externes. En conséquence, les deux axes se complètent mutuellement, offrant une perspective globale et éclairée sur ce domaine d'étude sous des angles complémentaires. Une présentation détaillée des deux axes de recherche, ainsi que leurs outils mathématiques, est fournie dans le chapitre 1
In this thesis, we focus on the analysis of forces and torques resulting from the interaction between matter and the electromagnetic field, both either described classically or quantum-mechanically. We explore how the addition of external electric and magnetic fields modifies the mechanical moments acting on the medium. External fields can have a significant impact, alter particle trajectories, induce angular momentum, or cause changes in the energy levels of quantum states.The thesis splits up into two related axes, each offering a different perspective on the interaction between light and matter in the presence of external fields.In the first axis, we delve into the field of quantum electrodynamics (QED) to study the role of the quantum vacuum in electromagnetic forces. Our focus is on two distinct classical forces: the Abraham force and the Aharonov-Casher force. Both these forces are central to the Abraham-Minkoswki controversy discussed in the first chapter of this thesis.The first axis is explored in Chapters 2 and 3, which focus on the modification of quantum vacuum momentum in the presence of matter and external electromagnetic fields. The modification of quantum vacuum momentum leads to the existence of a quantum vacuum force on matter but remains unobserved experimentally. For this investigation, we employ a QED approach along with a microscopic model.In Chapter 2, we study the contributions of the quantum vacuum to the Abraham force acting on a Rydberg atom in the presence of crossed electric and magnetic fields. Our goal is to determine whether Rydberg atoms are good candidates for the observation of the quantum vacuum contributions to the classical Abraham force.Chapter 3 is focused on the Aharonov-Casher force. This force has not been observed so far because it is extremely small. We calculate the quantum vacuum force for a Rydberg atom with a large magnetic moment exposed to an electric field to determine if the quantum vacuum is capable of generating an Aharonov-Casher force.The second axis adopts a classical approach to the interaction between light and matter, focusing on the torques exerted on matter by the electromagnetic field.Chapter 4 is devoted to the study of the angular momentum radiation from a source surrounded by a magneto-birefringent environment. More precisely, we characterize the influence of multiple light scattering on angular momentum radiation as well as on the torque acting on matter.Although both axes adopt different approaches, they remain closely interconnected. Force and torque, fundamental in mechanics, share an intimate relationship, and the study of both provides a more comprehensive picture of the interactions between light and matter in the presence of external fields. As a result, both axes complement each other, offering a global and enlightened perspective on this field of study from complementary angles. A detailed presentation of both lines of research including their mathematical tools is provided in Chapter 1