Gotowa bibliografia na temat „Interactions directes de surface”

In this dissertation, we describe a novel method that we call Diffusing Colloidal Probe Microscopy (DCPM), which integrates Total Internal Reflection Microscopy (TIRM) and Video Microscopy (VM) methods to monitor three dimensional trajectories in colloidal ensembles levitated above macroscopic surfaces. TIRM and VM are well established optical microscopy techniques for measuring normal and lateral colloidal excursions near macroscopic planar surfaces. The interactions between particle-particle and particle-substrate in colloidal interfacial systems are interpreted by statistical analyses from distributions of colloidal particles; dynamic properties of colloidal assembly are also determined from particle trajectories. Our studies show that DCPM is able to detect many particle-surface interactions simultaneously and provides an ensemble average measurement of particle-surface interactions on a homogeneous surface to allow direct comparison of distributed and average properties. A benefit of ensemble averaging of many particles is the diminished need for time averaging, which can produce orders of magnitude faster measurement times at higher interfacial particle concentrations. The statistical analyses (Ornstein- Zernike and three dimensional Monte Carlo analyses) are used to obtain particle-particle interactions from lateral distribution functions and to understand the role of nonuniformities in interfacial colloidal systems. An inconsistent finding is the observation of an anomalous long range particle-particle attraction and recovery of the expected DLVO particle-wall interactions for all concentrations examined. The possible influence of charge heterogeneity and particle size polydispersity on measured distribution functions is discussed in regard to inconsistent particle-wall and particle-particle potentials. In the final part of this research, the ability of DCPM is demonstrated to map potential energy landscapes on patterned surfaces by monitoring interactions between diffusing colloidal probes with Au pattern features. Absolute separation is obtained from theoretical fits to measured potential energy profiles and direct measurement by sticking silica colloids to Au surfaces via electrophoretic deposition. Initial results indicate that, as colloidal probe and pattern feature dimensions become comparable, measured potential energy profiles suffer some distortion due to the increased probability of probes interacting with surfaces at the edges of adjacent pattern features. Measurements of lateral diffusion via analysis of mean square displacements also indicated lateral diffusion coefficients in excellent agreement with rigorous theoretical predictions.

xviii, 192 p.<br>Gold nanoparticles in the 1-2 mn core diameter size regime have generated a great deal of interest due to their size-dependent electronic, optical, and catalytic properties. A number of proof-of-concept experiments have demonstrated that small metal nanoparticles can be integrated into single electron transistors and optical waveguides. Still, reliable incorporation of gold nanoparticles into devices requires practical methods for their assembly on surfaces. Additionally, surface modification methods must be developed in order to control interparticle interactions and nanoparticle-environment interactions for use in sensing and catalysis. In this research, nanoparticle-substrate interactions were utilized to assemble surface-bound gold nanoparticle monolayers with interesting electronic and catalytic properties. Gold nanoparticles (1.5 nm diameter) with a thiol ligand shell containing phosphonic acid terminal functionality were synthesized and assembled selectively onto hafnium-modified silicon dioxide substrates through bonding of the terminal phosphonate to Hf(IV) surface groups. By increasing the surface coverage of Hf, it was possible to assemble monolayers of gold nanoparticles dense enough to exhibit nonlinear current-voltage properties across a 5-μm electrode gap at room temperature. Moreover, by taking advantage of the selectivity of this ligand shell for ZnO over SiO 2 , small gold nanoparticles were utilized as catalysts for selective growth of patterned, vertical ZnO nanowire arrays. In addition to engineering nanoparticle-substrate interactions, new surface modification methods were introduced to manipulate the interaction of the as-deposited gold nanoparticle monolayers with the environment. For example, thiol-thiol ligand exchange reactions were carried out on the surface-bound nanoparticle monolayers by immersion in dilute thiol solutions. Contact angle and XPS measurements indicate that the upper, surface-exposed phosphonic acid ligands are replaced by incoming thiol ligands. TEM measurements indicate that nanoparticle monolayers remain surface-bound and are stable to this exchange process, as the average particle size and surface coverage are preserved. As another example, the ligand shell can be partially removed by UV/ozone treatment to expose bare gold cores to the surrounding environment. On metal oxide substrates, this approach activates the particles for room temperature oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide. This dissertation includes both my previously published and my co-authored materials.<br>Adviser: James E. Hutchison

Dans cette Thèse de Doctorat, nous nous intéressons à deux problématiques: (i) le développement de stratégies de stabilisation pour des méthodes de type discontinuous Galerkin (DG) appliquées à des écoulements shallow-water fortement non-linéaires, (ii) le développement d'une stratégie de modélisation et de simulation numérique des interactions non-linéaires entre les vagues et un objet flottant en surface, partiellement immergé. Les outils développés dans le cadre du premier axe de travail sont mis à profit et valorisés au cours de la deuxième partie.Les méthodes de discrétisation de type DG d'ordre élevé présentent en général des problèmes de robustesse en présence de singularités de la solution. Ces singularités peuvent être de plusieurs natures: discontinuité de la solution, discontinuité du gradient ou encore violation de la positivité de la hauteur d'eau pour des écoulements à surface libre. Nous introduisons dans la première partie de ce manuscript deux approches de type Finite-Volume Subcells permettant d'apporter une réponse à ces problèmes de robustesse. La première approche repose sur une correction a priori du schéma DG associée à un limiteur TVB et un limiteur de positivité. La seconde approche s'appuie quant à elle sur une correction a posteriori permettant d'identifier avec une meilleure précision les cellules incriminée, ainsi que sur les propriétés de robustesse inhérentes au schéma Volumes-Finis limite d'ordre un. Cette seconde approche permet d'assurer la robustesse du schéma DG initial en présence de discontinuité, ainsi que la positivité de la hauteur d'eau, tout en préservant une excellente qualité d'approximation, bénéficiant d'une résolution de l'ordre de la sous-maille. De façon préliminaire, cette seconde approche est également étendue au cas de la dimension deux d'espace horizontal. De nombreux cas-test permettent de valider cette approche.Dans la seconde partie, nous introduisons une nouvelle stratégie numérique conçue pour la modélisation et la simulation des interactions non linéaires entre les vagues en eau peu profonde et un objet flottant partiellement immergé. Au niveau continu, l'écoulement situé dans le domaine extérieur est globalement modélisé par les équations hyperboliques non-linéaires de Saint-Venant, tandis que la description de l'écoulement sous l'objet se réduit à une équation différentielle ordinaire non linéaire. Le couplage entre l'écoulement et l'objet est formulé comme un problème au bord, associé au calcul de l'évolution temporelle de la position des points d'interface air-eau-objet. Au niveau discret, la formulation proposée s'appuie sur une approximation DG d'ordre arbitraire, stabilisée à l'aide de la méthode de correction locale des sous-cellules (a posteriori) introduite dans la première partie. L'évolution temporelle de l'interface air-eau-objet est calculée à partir d'une description Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) et d'une transformation appropriée entre la configuration initiale et celle dépendant du temps. Pour n'importe quel ordre d'approximation polynomiale, l'algorithme résultant est capable de: (1) préserver la loi de conservation géométrique discrète (DGCL), (2) garantir la préservation de la positivité de la hauteur d'eau au niveau des sous-cellules, (3) préserver la classe des états stationnaires au repos (well-balancing), éventuellement en présence d'un objet partiellement immergé.Plusieurs validations numériques sont présentées, montrant le caractère opératoire de cette approche, et mettant en évidence que le modèle numérique proposé: (1) permet effectivement de modéliser les différents types d'interactions vague / objet flottants, (2) calcul efficacement l' évolution temporelle des points de contact air-eau-objet et redéfinit en conséquence le nouveau maillage grâce à la méthode ALE, (3) gère avec précision et robustesse les possibles singularités de l'écoulement, (4) préserve la haute résolution des schémas DG au niveau des sous-cellules<br>In this Ph.D., we investigate two main research problems: (i) the design of stabilization patches for higher-order discontinuous-Galerkin (DG) methods applied to highly nonlinear free-surface shallow-water flows, (ii) the construction of a new numerical approximation strategy for the simulation of nonlinear interactions between waves in a free-surface shallow flow and a partly immersed floating object. The stabilization methods developed in the first research line are used in the second part of this work.High-order discontinuous-Galerkin (DG) methods generally suffer from a lack of nonlinear stability in the presence of singularities in the solution. Such singularities may be of various kinds, involving discontinuities, rapidly varying gradients or the occurence of dry areas in the particular case of free-surface flows. In the first part of this work, we introduce two new stabilization methods based on the use of Finite-Volume Subcells in order to alleviate these robustness issues. The first method relies on an a priori limitation of the DG scheme, together with the use of a TVB slope-limiter and a PL. The second one is built upon an a posteriori correction strategy, allowing to surgically detect the incriminated local subcells, together with the robustness properties of the corresponding lowest-order Finite-Volume scheme. This last strategy allows to ensure the nonlinear stability of the DG scheme in the vicinity of discontinuities, as well as the positivity of the discrete water-height, while preserving the subcell resolution of the initial scheme. This second strategy is also preliminary investigated in the two dimensional horizontal case. An extensive set of test-cases assess the validity of this approach.In the second part, we introduce a new numerical strategy designed for the modeling and simulation of nonlinear interactions between surface waves in shallow-water and a partially immersed surface piercing object. At the continuous level, the flow located in the textit{exterior} domain is globally modeled with the nonlinear hyperbolic shallow-water equations, while the description of the flow beneath the object reduces to a nonlinear ordinary differential equation. The coupling between the flow and the object is formulated as a free-boundary problem, associated with the computation of the time evolution of the spatial locations of the air-water-body interface. At the discrete level, the proposed formulation relies on an arbitrary-order discontinuous Galerkin approximation, which is stabilized with the a posteriori Local Subcell Correction method through low-order finite volume scheme introduced in the first part. The time evolution of the air-water-body interface is computed from an Arbitrary-Lagrangian-Eulerian (ALE) description and a suitable smooth mapping between the original frame and the current configuration. For any order of polynomial approximation, the resulting algorithm is shown to: (1) preserves the Discrete Geometric Conservation Law, (2) ensures the preservation of the water-height positivity at the subcell level, (3) preserves the class of motionless steady states (well-balancing), possibly with the occurrence of a partially immersed object.Several numerical computations and test-cases are presented, highlighting that the proposed numerical model(1) effectively allows to model all types of wave / object interactions, (2) efficiently provides the time-evolution of the air-water-body contact points and accordingly redefine the new mesh-grid thanks to ALE method (3) accurately handles strong flow singularities without any robustness issues, (4) retains the highly accurate subcell resolution of discontinuous Galerkin schemes

Les hydroxydes doubles lamellaires (HDL) sont des composés solides constitués par un ensemble de feuilles d'hydroxydes métalliques divalents M(II) et trivalents M(III) entre lesquels s’insèrent des anions et des molécules d’eau. En raison de la flexibilité des HDL en termes de propriétés physico-chimiques, l’étude des différents mécanismes antibactériens qui leurs sont associés présente un intérêt croissant. Ce travail de thèse vise à étudier différentes hypothèses proposées pour explique l'effet antibactérien des hydroxydes doubles lamellaire (HDL) à base de zinc : (1) interactions directes entre la surface des HDL et les parois bactériennes, (2) libération d'ions métalliques divalents en solution depuis les feuillets des HDL, (3) génération d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). Lors d’une première étude, une investigation globale a été réalisée pour déterminer les différents paramètres physico-chimiques influençant l'activité antibactérienne des HDLs M(II)Al(III) (M= Zn, Cu, Ni, Co, Mg). L'effet antimicrobien des HDLs contre les bactéries Gram-positives Staphylococcus aureus et Gram-négatives Escherichia coli a été corrélé en premier lieu à la nature du métal divalent, et en second lieu à la quantité d'ions M2+aq libérés dans le milieu de culture. Cet effet était plus prononcé pour les HDLs à base de Zn(II) possédant la plus forte activité antibactérienne et dont les propriétés antibactériennes dépendent du profil de libération des ions Zn2+aq (Mécanisme 2) contrôlée initialement par les différents paramètres physico-chimiques étudiés. De plus, rôle du contact direct (Mécanisme 2) a été validé pour les HDLs à base de Zn(II) en comparant l'activité antibactérienne d’HDLs de taille micrométrique contre S. aureus à celle des nanoparticules (NPs) d’HDL présentant un effet antibactérien supérieur. La présence d'interactions spécifiques entre les HDLs à base de Zn(II) et la paroi de S. aureus a été validée par microscopie à force atomique en mode spectroscopie de force (AFM-FS). L'amélioration des propriétés antibactériennes des NPs d’HDL à base de Zn(II) par la génération de ROS (Mécanisme 3) en présence de lumière UVA a également été évaluée. Après avoir fourni des preuves expérimentales sur les trois mécanismes suggérés, la contribution de chaque mécanisme dans l'activité antibactérienne des HDLs à base de Zn(II) a été déterminé<br>Layered double hydroxides (LDH) are solid compounds constituted by the stacking of divalent M(II) and trivalent M(III) metal hydroxide sheets separated by an interlayer of anions and water molecules. Due to the versatility of LDH in terms of their tunable physico-chemical properties, a growing interest arises for investigating their different antibacterial activity mechanisms. This thesis work aims at studying the different proposed hypotheses explaining the antibacterial effect of pristine zinc-based LDHs: (1) direct interactions between the surface of LDH and bacterial cell walls, (2) release of constituent divalent metal ions, (3) generation of reactive oxygen species (ROS). First a global investigation was performed to determine the different physico-chemical parameters influencing the antibacterial activity of pristine M(II)Al(III) LDHs (M= Zn, Cu, Ni, Co, Mg). The antimicrobial effect of LDHs against Gram-positive Staphylococcus aureus and Gram-negative Escherichia coli bacteria was linked in the first place to the nature of divalent metal itself, and to the amount of released M2+aq ions into the culture media in the second place. This effect was more easily identified in Zn(II)-based LDHs possessing the strongest antibacterial activity and whose antibacterial properties depended on their release profile of Zn2+aq ions (Mechanism 2) initially controlled by the different physico-chemical parameters. Moreover, the direct contact mechanism (Mechanism 1) was validated for Zn(II)-based LDHs by comparing the antibacterial activity of micron-sized LDHs against S. aureus to that of LDH nanoparticles (NPs) exhibiting a greater antibacterial effect. The presence of specific surface interactions between Zn(II)-based LDHs and the cell wall of S. aureus was further validated by atomic force microscopy-based force spectroscopy (AFM-FS). The enhancement of the antibacterial properties of Zn(II)-based LDH NPs by ROS generation (Mechanism 3) in presence of UVA light was also assessed. After providing experimental evidences about the three suggested mechanisms, the role of each mechanism contributing to the antibacterial activity of Zn(II)-based LDHs in different antibacterial tests assays was determined

Thesis (S.B.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Materials Science and Engineering, 2005.<br>Includes bibliographical references (p. 42-43).<br>Introduction: The ability to utilize directional, specific bonds are a fundamental property of atoms which has allowed us to predictably create molecules of consistent geometry and composition for centuries. One fundamental difference between a true atom and a nanoparticle is that to date, nanoparticles do not possess this property.<br>by Brian Neltner.<br>S.B.

Les interactions protéine-protéine (IPPs), complexes et dynamiques, sont le cœur des réseaux protéiques cellulaires. Au niveau des synapses excitatrices, la densité post-synaptique (PSD) est un exemple typique de réseau protéique dont la structure et la composition à l’échelle nanoscopique détermine la fonction cellulaire. Ainsi, la régulation dynamique de la composition de la PSD et des mouvements des récepteurs au glutamate dans ou hors de la PSD constitue la base des théories moléculaires actuelles sur l’apprentissage et la mémoire. Dans ce contexte, durant ma thèse, j’ai étudié une classe d’IPPs faisant intervenir les domaines PDZ. En effet, durant ces dernières années, de nombreuses études ont démontré l’implication de ces interactions impliquant les domaines PDZ de la famille de PSD95 dans le ciblage synaptique et l’ancrage des récepteurs au glutamate. Cependant, en partie dû au manque d’outils adaptés, les mécanismes moléculaires sous-jacents qui contrôlent de façon dynamique leur rétention à la synapse restent mal compris. Dans le but d’étudier ces interactions impliquant des domaines PDZ, j’ai développé plusieurs stratégies de sélection par phage display basées sur l’utilisation du dixième domaine de type III de la fibronectine humaine (10Fn3) dans le but de cibler les motifs d’interaction aux domaines PDZ des récepteurs (Stargazin pour les rAMPA et GluN2A pour les rNMDA) ou les domaines PDZ eux-mêmes. En utilisant une approche multidisciplinaire, mes objectifs principaux ont été de concevoir de petits anticorps synthétiques qui nous permettront de rompre ou de stabiliser spécifiquement ces complexes protéiques, ainsi que d’observer les interactions endogènes<br>Complex and dynamic protein-protein interactions are the core of protein-based networks in cells. At excitatory synapses, the postsynaptic density (PSD) is a typical example of protein-based network whose nanoscale structure and composition determines the cellular function. For instance, the dynamic regulation of PSD composition and glutamate receptors movements into or out of the PSD are the base of current molecular theories of learning and memory. In this context, during my PhD, I focused on a class of protein-protein interactions mediated by PDZ domains. Indeed, over the last decade, numerous studies have shown the critical implication of PDZ domain-mediated interactions from the PSD95 scaffolding protein family in the synaptic targeting and anchoring of glutamate receptors. However, in part due to the lack of adapted tools, the molecular mechanisms that dynamically govern their respective synaptic retention remain poorly understood. In order to investigate these PDZ domain-mediated interactions, I developed several selection strategies by phage-display based on the fibronectin type III (FN3) scaffold in order to either target the PDZ domain-binding motifs of the receptors complexes (e.g., stargazin for AMPARs and GluN2A for NMDARs) or the PDZ domains themselves. Using a multidisciplinary approach, my main objectives were to engineer small synthetic antibodies that will allow us to acutely and specifically disrupt or stabilize these protein complexes, as well as monitor endogenous interactions

To promote both quality and economy in the production of applications and their interactive interfaces, it is desirable to delay their mutual binding. The later the binding, the more separable the interface from its application. An ideally separated interface can factor tasks from a range of applications, can provide a level of independence from hardware I/O devices, and can be responsive to end-user requirements. Current interface systems base their separation on two different abstractions. In linguistic architectures, for example User Interface Management Systems in the Seeheim model, the dialogue or syntax of interaction is abstracted in a separate notation. In agent architectures like Toolkits, interactive devices, at various levels of complexity, are abstracted into a class or call hierarchy. This Thesis identifies an essential feature of the popular notion of direct manipulation: directness requires that the same object be used both for output and input. In practice this compromises the separation of both dialogue and devices. In addition, dialogue cannot usefully be abstracted from its application functionality, while device abstraction reduces the designer's expressive control by binding presentation style to application semantics. This Thesis proposes an alternative separation, based on the abstraction of the medium of interaction, together with a dedicated user agent which allows direct manipulation of the medium. This interactive medium is called the surface. The Thesis proposes two new models for the surface, the first of which has been implemented as Presenter, the second of which is an ideal design permitting document quality interfaces. The major contribution of the Thesis is a precise specification of an architecture (UMA), whereby a separated surface can preserve directness without binding in application semantics, and at the same time an application can express its semantics on the surface without needing to manage all the details of interaction. Thus UMA partitions interaction into Surface Interaction, and deep interaction. Surface Interaction factors a large portion of the task of maintaining a highly manipulable interface, and brings the roles of user and application designer closer.

La phototransformation des matières actives à la surface des plantes après pulvérisation a une influence considérable sur l'efficacité des traitements. Dans ce travail, l'ensemble des réactions photochimiques se produisant sur des supports modèles des cires végétales dans des conditions proches des conditions environnementales ont été étudiées dans le cas d'un fongicide (le chlorothalonil) et d'un herbicide (la cycloxydime). Nous avons considéré les réactions photochimiques induites par l'absorption de lumière par les composés eux-mêmes et celles faisant intervenir des sensibilisateurs comme les métabolites secondaires des plantes. Dans chacun des cas, des études mécanistiques détaillées ont été conduites. Nous montrons que le chlorothalonil possède la capacité remarquable de produire de l'oxygène singulet avec un rendement quantique proche de l'unité. En parallèle, la réactivité de la cycloxydime avec l'oxygène singulet a été montrée. De ce fait, la phototransformation de la cycloxydime sur film de cire est accélérée lorsque des sensibilisateurs naturels, tels que les phytoalexines sont ajoutés à la cire, ou lorsque des traces de chlorothalonil sont présents à la surface du modèle foliaire. Ce travail a permis 1) de comprendre le mécanisme de phototransformation par excitation directe et sensibilisées du chlorothalonil et de la cycloxydime, 2) de mesurer de nombreuses données physico-chimiques (constantes de vitesse de réaction, rendements quantiques, durées de vie, caractéristiques spectrales des transitoires) et 3) de mettre au point un protocole expérimental permettant d'étudier la photochimie de molécules à l'état solide incluses dans des films de cire.