Letteratura scientifica selezionata sul tema "Empreinte laser"

La fusion par confinement inertiel (FCI) en attaque directe est une méthode envisagée pour obtenir une réaction de fusion nucléaire en irradiant une cible avec plusieurs impulsions laser de haute intensité. Cette cible est une sphère constituée d'un matériau solide appelé ablateur (généralement du polystyrène), entourant un combustible de fusion (généralement du deutérium-tritium (DT) cryogénique). L'énergie apportée par l'irradiation laser provoque l'éjection de l’ablateur et l'implosion de la cible par effet fusée. Le travail mécanique exercé sur le point chaud (le centre de la cible) pendant l'implosion doit permettre de déclencher des réactions de fusion. Actuellement, les codes hydrodynamiques radiatifs utilisés pour simuler les implosions de FCI supposent généralement que l'ablateur est initialement à l'état plasma, bien qu'il soit à l'état solide. Cet état solide pourrait jouer un rôle lors de l'interaction initiale entre les lasers et la cible. En raison de la transparence initiale de l'ablateur, le laser peut pénétrer la cible, ce qui est appelé l'effet de "shine-through", et modifier le dépôt d'énergie laser, ce qui peut conduire à une modification de la dynamique des chocs se propageant dans la cible. De plus, les modifications de l’empreinte laser peuvent influencer l’évolution des instabilités hydrodynamiques au cours de l’implosion.L’objectif de cette thèse est de développer un modèle de transition solide-plasma du polystyrène fondé sur les modèles existants et pouvant être intégré aux codes hydrodynamiques de simulation de FCI. Pour ce faire, il a fallu adapter le modèle aux contraintes spécifiques de ces codes, en tenant compte des dépendances du modèle vis-à-vis de l'évolution de toutes les grandeurs hydrodynamiques, et en optimisant les coûts numériques pour éviter une augmentation excessive du temps de simulation. L'intégration de ces modifications a requis une validation expérimentale du modèle, effectuée grâce à une expérience réalisée sur le laser GCLT du CEA-DIF mesurant l'évolution de la transmittance d'une feuille de polystyrène irradiée par une impulsion laser. Les résultats obtenus ont montré une bonne corrélation entre les simulations et les mesures expérimentales, confirmant ainsi la validité du nouveau modèle couplé. Ce modèle a ensuite été utilisé pour étudier les effets potentiels de l'état solide initial sur les simulations de FCI en attaque directe. Les résultats ont révélé que la prise en compte de la transition solide-plasma influence la croissance des instabilités hydrodynamiques. Nous avons observé une réduction des instabilités de basse fréquence spatiale pour des cibles possédant un ablateur épais, et une augmentation générale des instabilités de haute fréquence spatiale due à la non-linéarité du phénomène de transition solide-plasma
Direct drive inertial confinement fusion (ICF) is a method considered for achieving nuclear fusion reactions by irradiating a target with multiple high-intensity laser pulses. This target is a sphere made of a solid material called an ablator (usually polystyrene), which surrounds a fusion fuel (usually cryogenic deuterium-tritium (DT)). The energy delivered by the laser irradiation causes the ejection of the ablator and the implosion of the target due to the rocket effect. The mechanical work exerted on the hotspot (the center of the target) during the implosion is expected to trigger fusion reactions. Currently, the radiative hydrodynamic codes used to simulate ICF implosions generally assume that the ablator is initially in a plasma state, although it is actually in a solid state. This solid state could play a role during the initial interaction between the lasers and the target. Due to the initial transparency of the ablator, the laser can penetrate the target, leading to the "shine-through" effect, which can modify the laser energy deposition and potentially alter the dynamics of the shocks propagating within the target. Additionally, changes in the laser imprint can influence the evolution of hydrodynamic instabilities during the implosion.The objective of this thesis is to develop a solid-to-plasma transition model for polystyrene based on existing models, that can be integrated into hydrodynamic simulation codes for ICF. To achieve this, the model needed to be adapted to the specific constraints of these codes, taking into account the dependencies of the model on the evolution of all hydrodynamic quantities, and optimizing the numerical costs to avoid an excessive increase in simulation time. The integration of these modifications required experimental validation of the model, which was carried out through an experiment on the GCLT laser at CEA-DIF, measuring the evolution of the transmittance of a polystyrene sheet irradiated by a laser pulse. The results showed a good correlation between simulations and experimental measurements, confirming the validity of the new coupled model. This model was then used to study the potential effects of the initial solid state on direct drive ICF simulations. The results revealed that accounting for the solid-to-plasma transition influences the growth of hydrodynamic instabilities. Specifically, we observed a reduction in low spatial frequency instabilities for targets with a thick ablator, and a general increase in high spatial frequency instabilities due to the non-linearity of the solid-to-plasma transition phenomenon

In this thesis we have attempted to study four basic aspects of DNA-protein interactions: Affinity, specificity, accessibility and kinetics. With NF-kB as our model transcription factor, we wanted to investigate how a particular dimer recognizes a specific binding sequence? How fast are these interactions? And finally, how does the NF-kB interact with it binding site in the chromatin context? Specificity of NF-kB-DNA interactions has recently come into focus after it was shown that these dimers can bind to the sequences which do not fall into the NF-kB general consensus motif. We studied seven such sequences for their specificity for four NF-kB dimers. Our results show that p50 homodimers are least discriminative and can bind specifically to all these sequences. While as, RelA homodimers were highly discriminative and did not bind to most of these nontraditional sequences. We used two different methods to measure binding affinities: traditional gel mobility shift assay (EMSA) and a novel technique called as UV laser footprinting. Our results show that UV laser footprinting is the better method to determine the binding constants.For studying the dynamics of NF-kB-DNA binding, we combined UV laser footprinting with stopped flow device. This combination, not only give us one base pair resolution but also milli-second time resolution. Using p50 homodimers as a model transcription factor, we showed that the binding of this factor follows a two-step mechanism. First step involves the fast recognition of the sequence and second step follows a slower kinetics most likely for the stabilization of the complex. Our experiments suggest that flanking sequences play a role in the recognition and stabilization process of the complex formation.Finally, we also studied the accessibility of nucleosomes to NF-kB. Our in vitro data sheds light on the in vivo requirements for the alterations in chromatin structure necessary for the productive binding of NF-kB. These include either a removal of H2A-H2B dimers from the nucleosome and/or chromatin remodeler induced relocation of the histone octamer.Our data sheds light on the in vivo requirements for the alterations in chromatin structure necessary for the productive binding of NF-kB. We hypothesize that some factors like PU.1 might be able to target the chromatin remodeling/dimer eviction machinery to particular nucleosomes and lead to productive binding of NF-kB.

Le progrès technologique nécessite des techniques de plus en plus sophistiquées et précises de traitement de matériaux. Nous étudions le traitement de matériaux par faisceaux de haute énergie : un jet d’eau abrasif, une sonde ionique focalisée, un laser. L’évolution de la surface du matériau sous l’action du faisceau de haute énergie est modélisée par une EDP. Cette équation contient l’ensemble des coefficients inconnus - les paramètres de calibration de mo- dèle. Les paramètres inconnus peuvent être calibrés par minimisation de la fonction coût, c’est-à-dire, la fonction qui décrit la différence entre le résultat de la modélisation et les données expérimentales. Comme la surface modélisée est une solution du problème d’EDP, cela rentre dans le cadre de l’optimisation sous contrainte d’EDP. L’identification a été rendue bien posée par la régularisation du type Tikhonov. Le gradient de la fonction coût a été obtenu en utilisant les deux méthodes : l’approche adjointe et la différen- ciation automatique. Une fois la fonction coût et son gradient obtenus, nous avons utilisé un minimiseur L-BFGS pour réaliser la minimisation.Le problème de la non-unicité de la solution a été résolu pour le problème de traitement par le jet d’eau abrasif. Des effets secondaires ne sont pas inclus dans le modèle. Leur impact sur le procédé de calibration a été évité. Ensuite, le procédé de calibration a été validé pour les données synthétiques et expérimentales. Enfin, nous avons proposé un critère pour distinguer facilement entre le régime thermique et non- thermique d’ablation par laser
The technological progress demands more and more sophisticated and precise techniques of the treatment of materials. We study the machining of the material with the high energy beams: the abrasive waterjet, the focused ion beam and the laser. Although the physics governing the energy beam interaction with material is very different for different application, we can use the same approach to the mathematical modeling of these processes.The evolution of the material surface under the energy beam impact is modeled by PDE equation. This equation contains a set of unknown parameters - the calibration parameters of the model. The unknown parameters can be identified by minimization of the cost function, i.e., function that describes the differ- ence between the result of modeling and the corresponding experimental data. As the modeled surface is a solution of the PDE problem, this minimization is an example of PDE-constrained optimization problem. The identification problem was regularized using Tikhonov regularization. The gradient of the cost function was obtained both by using the variational approach and by means of the automatic differentiation. Once the cost function and its gradient calculated, the minimization was performed using L-BFGS minimizer.For the abrasive waterjet application the problem of non-uniqueness of numerical solution is solved. The impact of the secondary effects non included into the model is avoided as well. The calibration procedure is validated on both synthetic and experimental data.For the laser application, we presented a simple criterion that allows to distinguish between the thermal and non-thermal laser ablation regimes

La stéréolithographie biphotonique (TPS) est une technique de microfabrication 3D basée sur la polymérisation par absorption biphotonique qui permet d’obtenir en une seule étape des structures 3D complexes avec des détails sub-100nm. Aujourd’hui, en raison des conditions spécifiques de fabrication liées à la TPS (fort flux, confinement spatial de la photoréaction,…), un des enjeux concerne le développement de matériaux fonctionnels compatibles avec ce procédé. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse a été de développer de nouveaux matériaux fonctionnels à base de polymères à empreintes moléculaires (MIP) pour élaborer des capteurs chimiques. Une première partie de ce travail a consisté à mettre en place différentes méthodes dédiées à la caractérisation des propriétés géométriques, chimiques et mécaniques des matériaux élaborés par TPS. Par exemple, la vibrométrie laser a été utilisée pour la première fois afin de sonder de façon non-invasive les propriétés mécaniques de microstructures réalisées par TPS. Dans un second temps, ce travail a été mis à profit pour étudier l’impact du processus de fabrication (i.e. conditions photoniques) ainsi que des paramètres physico-chimiques affectant la photoréaction (i.e. inhibition par oxygène et nature du monomère) sur les propriétés finales des matériaux. Enfin, en s’appuyant sur les résultats obtenus, des microcapteurs chimiques à base de MIP, à lecture optique ou mécanique, ont été fabriqués. Leurs propriétés de reconnaissance moléculaire, ainsi que leurs sélectivités ont été démontrées pour une molécule cible modèle (D-L-Phe)
The two-photon stereolithography (TPS) technique is a micro-nanofabrication method based on photopolymerization by two-photon absorption that allows in a single manufacturing step to obtain complex 3D structures with high-resolution details (sub-100nm). Due to the specific conditions of TPS process (intense photon flux, spatial confinement of the photoreaction…) one of the main concerns today is the development of functional materials compatible with the TPS. According to the aforementioned, the general objective of this thesis was to develop new functional materials based on molecularly imprinted polymers (MIP) to elaborate chemical microsensors. In the first step of this work, different methods were implemented to characterize the geometrical, chemical and mechanical properties of the materials synthesized by TPS. For example, laser-Doppler vibrometry was used for first time to evaluate the mechanical properties of microstructures fabricated by TPS in a non-invasive way. In the second step, the characterization methodology was used to study the impact of the manufacturing process (i.e. photonic conditions) and the physicochemical parameters that affect the photoreaction (i.e. oxygen inhibition and the nature of the monomer) and the final properties of the materials. Finally, the obtained results enabled the prototyping of chemical microsensors based on MIP. Their molecular recognition properties and their selectivity were demonstrated for the molecule (D-L-Phe) by an optical and a mechanical sensing method