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National audience; The leading cause of mortality worldwide is due to undiagnosed treatable diseases. The underlying reason is the cost and complexity of most diagnostic processes, as they are often carried out in medical centers and require expensive and complicated equipment. To tackle this issue, the development of point-of-care technology using miniaturized and low-cost lab-on-a-chip is of great importance. The analysis of a sample includes two main steps: sample preparation (sample purification and preconcentration) and sample analysis (biosensing). Different technologies have been successfully developed to implement these steps on chip, however they are usually integrated in a hybrid fashion, where the biosensor and the sample preparation module are realized separately and then combined, which increases the device complexity and possibly its final cost.The aim of this work is to offer a generic and single technological response for on chip sample preparation and sensing by means of porous silicon elements, in the form of lateral porous silicon membranes and standard vertical porous silicon layers monolithically fabricated onto a single planar microfluidic chip. Porous silicon is a nanostructured material with interesting electrical and optical characteristics that has already been used for biosensing via reflectance-based interferometry when properly functionalized and for size/charge-based filtration. Besides, it is a strong candidate for sample concentration using ion concentration polarization due to its ion-selectivity property. However, one must be able to fabricate multiple porous silicon elements with specific morphologies (pore size and porosity) on the same chip, which has not been achieved yet, in order to use porous silicon as a generic technological brick for various functions.Porous silicon is usually fabricated through electrochemical anodization and the doping condition of silicon is one of the parameters that controls the porous layer morphology. We have thus developed a fabrication process based on the selective ion implantation of SOI substrates in order to achieve numerous porous elements of distinct characteristics using a single anodization step. We have successfully fabricated lateral porous silicon membranes bridging planar microchannels with twofold increase in pore size from non-implanted to implanted regions onto a single chip (from ~25 to ~50 nm), while the porosity varied from ~80 to ~90%. By etching the buried oxide layer, we have also formed vertical porous silicon layers, with ~35 nm pore size and ~65% porosity, at the bottom of the microchannels on the same sample. Using the developed fabrication processes, we have designed and fabricated a monolithic lab-on-a-chip integrating sample preconcentration and filtration stages, with a potential to achieve biosensing through optical interferometry.; La principale cause de mortalité dans le monde est due à des maladies non diagnostiquées et traitables. La raison sous-jacente est le coût et la complexité de la plupart des processus de diagnostic, car ils sont souvent effectués dans des centres médicaux et nécessitent des équipements coûteux et compliqués. Pour résoudre ce problème, le développement d'une technologie de point de soins utilisant un laboratoire sur puce miniaturisé et peu coûteux est d'une grande importance. L'analyse d'un échantillon comprend deux étapes principales : la préparation de l'échantillon (purification et préconcentration de l'échantillon) et l'analyse de l'échantillon (biodétection). Différentes technologies ont été développées avec succès pour mettre en œuvre ces étapes sur puce, mais elles sont généralement intégrées de manière hybride, où le biocapteur et le module de préparation de l'échantillon sont réalisés séparément puis combinés, ce qui augmente la complexité du dispositif et éventuellement son coût final.L'objectif de ce travail est d'offrir une réponse technologique générique et unique pour la préparation et la détection d'échantillons sur puce au moyen d'éléments en silicium poreux, sous la forme de membranes latérales en silicium poreux et de couches verticales standard en silicium poreux fabriquées de manière monolithique sur une seule puce microfluidique plane. Le silicium poreux est un matériau nanostructuré présentant des caractéristiques électriques et optiques intéressantes qui a déjà été utilisé pour la biodétection par interférométrie basée sur la réflectance lorsqu'il était correctement fonctionnalisé et pour la filtration basée sur la taille/charge. En outre, il est un candidat solide pour la concentration des échantillons par polarisation de la concentration ionique en raison de sa propriété de sélectivité ionique. Toutefois, il faut être capable de fabriquer plusieurs éléments en silicium poreux avec des morphologies spécifiques (taille des pores et porosité) sur la même puce, ce qui n'a pas encore été réalisé, afin d'utiliser le silicium poreux comme brique technologique générique pour diverses fonctions.Le silicium poreux est généralement fabriqué par anodisation électrochimique et l'état de dopage du silicium est l'un des paramètres qui contrôlent la morphologie de la couche poreuse. Nous avons donc développé un procédé de fabrication basé sur l'implantation ionique sélective de substrats SOI afin d'obtenir de nombreux éléments poreux de caractéristiques distinctes en utilisant une seule étape d'anodisation. Nous avons réussi à fabriquer des membranes poreuses latérales en silicium qui relient des micro-canaux planaires avec une taille de pores deux fois plus importante des régions non implantées aux régions implantées sur une seule puce (de ~25 à ~50 nm), alors que la porosité variait de ~80 à ~90 %. En gravant la couche d'oxyde enterrée, nous avons également formé des couches verticales de silicium poreux, avec une taille de pore de ~35 nm et une porosité de ~65 %, au fond des microcanaux sur le même échantillon. En utilisant les procédés de fabrication développés, nous avons conçu et fabriqué un laboratoire monolithique sur puce intégrant des étapes de préconcentration et de filtration de l'échantillon, avec la possibilité de réaliser une biodétection par interférométrie optique.

The exploration of entangled states with large atom numbers and their application represents one of the most dynamic fields of research of contemporary atomic, molecular, and optical physics. Many different experimental techniques have emerged over the past decades to study entangled system. Cold atoms trapped in vacuum have proven to be a powerful venue for the manipulation of such systems. Among the plethora of different experimental platforms, the field of cavity quantum electrodynamics (cQED) provides versatile tools to engineer long-range interactions as well as the possibility to perform tomography of atomic quantum states via non-destructive measurements. More specifically, this thesis reports on the conception and construction of a new ultracold alkaline-earth atom experiment for the fast and reliable loading of a miniaturized cavity. For this purpose, a compact vacuum system including an efficient atomic beam source were designed and set up. The key feature ofthis new apparatus will be the integration of an optical ring resonator, which enables the generation of entangled atomic states via atom-light interactions and nondestructive detection of the atomic state. In addition to the set-up of the new experiment, a prototype of the final ring cavity was studied, demonstrating the shortest open ring cavity to date. Besides its compactness, the cavity compensates for the intrinsic astigmatism of ring cavities. For this purpose, an elliptical mirror structure has been fabricated on a fiber tip using a focused CO2-laser.; L’étude expérimentale d’états intriqués avec un grand nombre d’atomes et de leurs applications constitue l’un des domaines les plus dynamiques de la physique atomique, moléculaire et optique moderne. De nombreuses techniques expérimentales ont émergé au cours des dernières décennies pour étudier des systèmes intriqués. Des atomes froids piégés dans le vide se sont avérés être une technique puissante pour la manipulation de ces systèmes. Parmi la grande variété de dispositifs expérimentaux dans le domaine des atomes froids, le champ de l’électrodynamique quantique en cavité (cQED) permet de produire et contrôler des interactions à longue portée, ainsi que de tomographier des états quantiques via des mesures non-destructives. Cette thèse rend compte de la conception et de la construction d’un nouveau dispositif expérimental d’atomes froids permettant le refroidissement optique du strontium pour le chargement rapide et fiable d’une cavité miniaturisée. Dans ce but, un système à vide compact comprenant une source d’un jet atomique efficace a été conçu et mis en place. La caractéristique principale de cette nouvelle expérience sera l’intégration d’une cavité en anneau qui permet d’intriquer des ensembles atomiques. Outre le montage de la nouvelle expérience, un prototype d’une nouvelle génération de résonateurs en anneau a été conçu et étudié expérimentalement au cours de cette thèse. C’est la cavité en anneau la plus compacte et courte à ce jour. En outre, afin de compenser l’astigmatisme intrinsèque des cavités en anneau, une structure de miroir elliptique a été fabriquée sur une pointe de fibre, à l’aide une procédure d’usinage par tirs multiples d’un laser CO2 focalisé.

The work presented in this manuscript consists in the conception of an electro-thermo-mechanical optical micro-scanner. In a first time, a design and a model are proposed and the micro-device was fabricated, characterized and a draft of integration onto a Mirau micro-interferometer was carried out in order to build an endoscopic probe for the detection of early stage gastrointestinal cancers using an imaging technique called Optical Coherence Tomography (OCT). The very contribution of the thesis is the development and the fabrication of micro actuators driven electrothermally to control the angular position a micro mirror plate conceived in this purpose. Different architectures of micro-scanners are proposed to best comply with the specifications determined by both the optical expectations and the medical standards requirements of the final apparatus emph{in vivo}.This work, part of a project called textquote{DEMO4} was financed by the French LabEx Action funding source in cooperation between the departments AS2M and MN2S of the French research institute Femto-ST as well as the university of Florida in the USA to deliver a first demonstrator of endoscopic OCT probe.Several batches of fabrication were realized my means of techniques of ac{CMOS}-based microfabrication in exchange between Femto-ST and the university of Florida before being assembled (for lack of monolithic integration capability) onto a micro-interferometer using automated processes specifically developed in this purpose.Finally, an experimental setup is proposed to characterize in order to evaluate the performances achieved and initiate the first tests of optical imaging using the micro-system.; Les travaux présentés dans cette thèse reposent d'une part sur le design et la modélisation electro-thermo-mécanique d'un micro scanner optique et d'autre part sur sa fabrication, et sa caractérisation ainsi qu'un début d'intégration à un micro interféromètre de Mirau pour le développement d'une sonde endoscopique conçue pour la détection des cancers gastrointestinaux dans leur phase initiale par une technique d'imagerie appelée Tomography de Cohérence Optique (OCT). Le coeur de la contribution de cette thèse porte sur le développement et la fabrication de micro actionneurs commandés thermiquement pour l'orientation controlée d'un micro miroir conçu à cet effet. Différentes architectures de micro scanners sont proposées afin de répondre au mieux aux problématiques imposées par les exigences en matière de qualité d'imagerie optique et de compatibilité avec les normes dans le cadre de l'utilisation médical emph{in vivo} du dispositif final. Ces travaux s'inscrivent dans le projet DEMO4 financé par le LabEx Action en coopération entre les départements MN2S et AS2M de l'institut de recherche Français Femto-ST ainsi que de l'université de Floride aux États-Unis afin de délivrer un premier démonstrateur de sonde endoscopique OCT.Plusieurs séries de fabrication ont été mises en oeuvre grâce à des techniques de microfabrication de semiconducteurs dévelopés en échange entre l'université de Floride et Femto-ST avant d'être assemblées (à défaut d'intégration monolithique) par procédés robotisés à un micro-interféromètre dévelopé à Femto-ST.Finalement, un montage expérimental pour la caractérisation du micromiroir est également proposé pour permettre l'évaluation des performances atteintes et afin d'amorcer les premiers test d'imagerie optiques du micro système.

The work presented in this manuscript consists in the conception of an electro-thermo-mechanical optical micro-scanner. In a first time, a design and a model are proposed and the micro-device was fabricated, characterized and a draft of integration onto a Mirau micro-interferometer was carried out in order to build an endoscopic probe for the detection of early stage gastrointestinal cancers using an imaging technique called Optical Coherence Tomography (OCT). The very contribution of the thesis is the development and the fabrication of micro actuators driven electrothermally to control the angular position a micro mirror plate conceived in this purpose. Different architectures of micro-scanners are proposed to best comply with the specifications determined by both the optical expectations and the medical standards requirements of the final apparatus emph{in vivo}.This work, part of a project called textquote{DEMO4} was financed by the French LabEx Action funding source in cooperation between the departments AS2M and MN2S of the French research institute Femto-ST as well as the university of Florida in the USA to deliver a first demonstrator of endoscopic OCT probe.Several batches of fabrication were realized my means of techniques of ac{CMOS}-based microfabrication in exchange between Femto-ST and the university of Florida before being assembled (for lack of monolithic integration capability) onto a micro-interferometer using automated processes specifically developed in this purpose.Finally, an experimental setup is proposed to characterize in order to evaluate the performances achieved and initiate the first tests of optical imaging using the micro-system.; Les travaux présentés dans cette thèse reposent d'une part sur le design et la modélisation electro-thermo-mécanique d'un micro scanner optique et d'autre part sur sa fabrication, et sa caractérisation ainsi qu'un début d'intégration à un micro interféromètre de Mirau pour le développement d'une sonde endoscopique conçue pour la détection des cancers gastrointestinaux dans leur phase initiale par une technique d'imagerie appelée Tomography de Cohérence Optique (OCT). Le coeur de la contribution de cette thèse porte sur le développement et la fabrication de micro actionneurs commandés thermiquement pour l'orientation controlée d'un micro miroir conçu à cet effet. Différentes architectures de micro scanners sont proposées afin de répondre au mieux aux problématiques imposées par les exigences en matière de qualité d'imagerie optique et de compatibilité avec les normes dans le cadre de l'utilisation médical emph{in vivo} du dispositif final. Ces travaux s'inscrivent dans le projet DEMO4 financé par le LabEx Action en coopération entre les départements MN2S et AS2M de l'institut de recherche Français Femto-ST ainsi que de l'université de Floride aux États-Unis afin de délivrer un premier démonstrateur de sonde endoscopique OCT.Plusieurs séries de fabrication ont été mises en oeuvre grâce à des techniques de microfabrication de semiconducteurs dévelopés en échange entre l'université de Floride et Femto-ST avant d'être assemblées (à défaut d'intégration monolithique) par procédés robotisés à un micro-interféromètre dévelopé à Femto-ST.Finalement, un montage expérimental pour la caractérisation du micromiroir est également proposé pour permettre l'évaluation des performances atteintes et afin d'amorcer les premiers test d'imagerie optiques du micro système.

This paper introduces a new fabrication process for the realization of cavity resonators and band pass filters, using additive micro fabrication. 3D air-filled structures with a 195 μm thickness are obtained by using successive electroplating. Thanks to this fabrication process, a 140 GHz cavity resonator with an unloaded quality factor of 511 has been fabricated. A four-pole band pass filter at 140 GHz is presented, with a 3.1% bandwidth at −3 dB, and measured 3.7 dB in-band loss. Measurements are in good agreement with HFSS simulations without any post-processing tuning.

International audience; Organ in vitro synthesis is one of the last bottlenecks between tissue engineering and transplantation of synthetic organs. Bioprinting has proven its capacity to produce 3D objects composed of living cells but highly organized tissues such as full thickness skin (dermis + epidermis) are rarely attained. The focus of the present study is to demonstrate the capability of a newly developed ink formulation and the use of an open source printer, for the production of a really complete skin model. Proofs are given through immunostaining and electronic microscopy that the bioprinted skin presents all characteristics of human skin, both at the molecular and macromolecular level. Finally, the printability of large skin objects is demonstrated with the printing of an adult-size ear.

International audience; The organized cell adherent array (OC2A) is an integrated tool useful for real-time and label-free detection of secreted molecules. The OC2A novel cell chip is composed of two substrates, one allowing localized cell culture and the other one constituting the sensitive layer detection. These two units are assembled thanks to a thickness controlled spacer (250µm) which forms a microfluidic lumen. In practice, the top layer of the chip is a polycarbonate substrate covered by a poly (ethylene oxide)-like (PEO-like) film deposited by plasma polymerization. This PEO-like film is cells repellent but allows the direct immobilization of protein through low volume spotting. Thus, fibronectin spots were deposited on this PEO-like film in order to create cell adhesive areas surrounded by non-adhesive background. On the sensitive layer part, various antibodies were immobilized in an organized manner on a surface plasmon resonance imaging (SPRi) chip useful for the multiplex label-free detection of proteins. The two units are then assembled and the cells loaded in the chip. After one hour of culture, non-adherent cells are removed by washing and the chip is ready to experiment. Evidences were obtained of the real-time detection of Prostate Specific Antigen (PSA) and β-2-microglobulin (B2M) secreted by LNCaP cells, androgen-sensitive human prostate adenocarcinoma cells, following induction by dihydrotestosterone (DHT). Different kinetics of the two secreted proteins were also demonstrated and precisely determined using the OC2A system.

In aeronautics and more specifically in an all-electric aircraft, the main objective is to reduce the mass and volume of the components. For this, the electric actuators gradually replace hydraulic and mechanical actuators. These electric actuators need to be commanded; THOR project (European project supporting this thesis) aims to develop a control stage to command the power switches. The switches are located in the direct vicinity of the driver stage with an output voltage that can reach up to 3 kV hence the need for a galvanic isolation. Formerly, the opto-couplers were used to provide galvanic isolation in the control stages. However, in order to use these components in thermal constraining environment and ensure better integration, opto-couplers are no longer appropriate and are replaced by transformers. In this context, the main objective of this thesis is to develop, realize and characterize integrated planar transformers that meet the THOR specifications. At first a state of art on the different manufacturing technologies of planar transformers is established before choosing the technology and the materials used in the fabrication of our planar transformers. In a second step, we are interested in the choice and size of the transformer structure. Two structures that met the THOR specifications were selected and resized using a simulation software (HFSS). Finally, these two structures were realized and characterized using an RLC-meter at low frequency and a Vector Network Analyzer (VNA) at high frequency. For both structures, the characterization allowed to verified the magnetizing inductance greater than 1 μH desired by the THOR project and a coupling factor greater than 0,9 obtained par simulations. Other important parameters were also extracted namely the inter-winding capacity where less than few pF wasobtained and the windings resistance has been identified less than 10 Ω, Dans l’aéronautique et plus précisément dans les avions tout électrique, l’objectif visé est de réduire les masses et volumes des composants. Pour cela, les actionneurs électriques remplacent progressivement les actionneurs hydrauliques et mécaniques. Ces actionneurs électriques ont besoin d’être commandés ; le projet THOR (projet européen dans lequel s’inscrit cette thèse) vise entre autres à développer un étage de commande permettant de piloter des interrupteurs de puissance. Les interrupteurs étant situés à proximité directe de l’étage driver et les tensions de sorties pouvant atteindre 3 kV, une isolation galvanique est obligatoire. Anciennement, les optocoupleurs étaient utilisés pour assurer l’isolation galvanique dans les étages de commande. Cependant, afin de pouvoir utiliser ces composants dans un environnement thermique contraignant et assurer une meilleure intégration, les opto-coupleurs ne sont plus adaptés et sont remplacés par des transformateurs. Dans ce contexte, s’inscrivent les travaux de cette thèse où l’objectif principal est de développer, réaliser et caractériser des transformateurs planaires intégrables répondant au cahier des charges THOR. Dans un premier temps, un état de l’art sur les différentes technologies de fabrication de transformateurs planaires est établi avant de choisir la technologie et les matériaux utilisés dans ces composants. Dans un deuxième temps, on s’intéresse au choix et au dimensionnement du transformateur. Deux structures répondant au cahier des charges THOR ont été retenues et dimensionnées à l’aide d’un logiciel de simulation (HFSS) : une structure entrelacée et une structure ‘face to face’. Ces deux structures ont été réalisées et caractérisées à l’aide d’un LCRmètre en basse fréquence et d’un Analyseur Vectoriel de Réseaux (VNA) en haute fréquence. Pour les deux structures, la caractérisation a permis de vérifier les valeurs des inductances magnétisantes supérieures à 1 μH souhaitées par le projet THOR et des facteurs de couplages supérieurs à 0,9 déterminées par simulation. D’autres paramètres importants du cahier des charges ont été également extraits à savoir la capacité interbobinage où des capacités inférieures à quelques pF ont été obtenues et des résistances d’enroulement inférieures à 10 Ω ont été relevées

This thesis work consisted in the development of original strategy for the microfabrication ofelectrodes which could be used in a biosensor as an electrochemical transducer. One of theprospects of this work is to insert this type of sensor into a microfluidic chip, We have madethe choice of using glass as a substrate. Moreover, we have favoured soft lithographictechnologies at the expense of conventional strategy like photolithography.In this work, we mainly worked on the development of methods which combines microcontact printing and autocatalytic metallisation (electroless). As this type of metallisationneeds catalytic surfaces to grow the metallic layer, we developed surface treatments methodsto make the surface of the substrate catalytic for the metallisation. To follow, the microcontact printing technique has been used to passivate areas where metallisation should notoccur and this leads to metallic microstructure with very few defects. Our approach leads uson the use of different catalyst like gold, silver or palladium nanoparticles and we havediscussed differences between the different methods.Another strategy consisted in the selective etching of thin metallic layer. Areas not to be etchare protected by the micro contact printing technique. This leads to the development of twooriginal strategies of microfabrication on thin metallic layer.In the whole work, extreme surface characterisation like SEM, AFM, ToF-SIMS, XPS andwettability have been carried out in order to optimize the development of the differentmethods., Le travail de thèse a consisté à développer des voies originales de microfabrication pour laconception d’électrodes qui pourront être utilisées dans un biocapteur basé sur unetransduction électrochimique. Une des perspectives étant de pouvoir intégrer ce type decapteur dans un microsystème analytique à base microfluidique, nous avons fait le choix duverre comme matériau de base. Par ailleurs, nous avons privilégié les technologies de« lithographie douce » au détriment de voies classiques telles que la photolithographie afin derendre inutile l’accès à des salles à environnement contrôlé ou l’utilisation d’appareillagessophistiqués.Lors de ce travail, nous avons plus particulièrement travaillé sur le développement deméthodes combinant la technique de microtamponnage et la métallisation chimique de typeautocatalytique (electroless). Cette métallisation nécessitant des surfaces catalytiques pourfaire croître la couche métallique, nous avons développé des méthodes de traitements desurface afin de rendre le substrat de base catalytique sur toute sa surface. La technique demicrotamponnage a ensuite été utilisée afin de passiver les zones où la métallisation n’est pasdésirée et cela a mené à des microstructures métalliques en surface du verre présentant peu oupas de défauts. Notre approche nous a conduit à utiliser plusieurs types de catalyseurs sous laforme de nanoparticules métalliques à base d’argent, d’or ou de palladium et nous avonsdiscuté les différences entre les méthodes basées sur ces différents catalyseurs.Une autre voie a consisté à graver de façon localisée des couches minces métalliquesuniformes en protégeant les zones ne devant pas être gravées par la technique demicrotamponnage. Ceci a permis le développement de deux voies originales demicrostructuration sur couches minces métalliques uniformes (d’une part le pelage sélectif etd’autre part le procédé à double inversion).Dans l’ensemble de nos travaux, des caractérisations d’extrême surface par les techniquesSEM, AFM, ToF-SIMS, XPS et de mouillabilité ont été menées afin d’optimiser ledéveloppement des différents procédés.

The work presented in this thesis involves the design, the development and the experimental evaluation of an analysis micro system. The originality of the work lies in the integration of a planar micro coil of spectroscopy by nuclear magnetic resonance (SNMR) on a micro fluidic system based on a polymer, cyclo olefin copolymer (COC). The determination of the optimum geometric characteristics of the micro system to improve electromagnetic coupling between the detection micro coil and the sample is performed with the aid of a numerical model that ensures the optimization of the signal to noise ratio (SNR). Using micro fabrication techniques developed in the laboratory, the micro system was developed and its behaviour was validated in spectrometer producing a static magnetic field off 11.74 Tesla (Larmor frequency of the proton equal to 500MHz). Working in such an intense field results in improved sensitivity of detection but requires paying close attention to the homogeneity of magnetic field. In this case the homogeneity can be degraded due to the introduction of the micro system in the spectrometer. Indeed, the distortions of the magnetic field, due to the different magnetic susceptibilities of the materials constituting the microprobe, have a direct impact on the spectral resolution. As such, 3D modelling by finite elements is proposed to predict the influence of the micro system on the shape of the spectral lines and to determine the best expected spectral resolution. The comparison of the experimental results to those obtained from simulation allows the validation of the numerical model. However, it appears necessary to include the effect of the radiation damping in the model to be able to justify the experimental results relative to the spectral resolution that was observed., Ce travail de thèse porte sur la conception, la réalisation et l’évaluation expérimentale d’ un microsystème d’analyse dont l’originalité repose sur l’intégration d’une micro antenne planaire de spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (SRMN) sur un système micro fluidique à base d’un polymère, le Cyclique Oléfine Copolymère (COC). La détermination des caractéristiques géométriques optimales du microsystème afin d’optimiser le couplage électromagnétique entre la micro antenne de détection et l’échantillon est effectuée à l’aide d’un modèle de calcul numérique, ce qui permet l’optimisation du rapport signal sur bruit (RSB). La réalisation du microsystème avec des procédés de micro fabrication développés au laboratoire ont permis de valides son fonctionnement dans un spectromètre dont le champ magnétique statique atteint 11.74 Tesla (fréquence de Larmor du proton égale à 500MHz). Travailler dans un champ aussi intense permet d’améliorer la sensibilité de détection mais nécessite de porter une attention particulière à l’homogénéité du champ magnétique qui, dans notre cas, peut être dégradée en raison de l’introduction du microsystème dans le spectromètre. En effet, les distorsions du champ magnétique, dues aux différentes susceptibilités magnétiques des matériaux constituant la microsonde, ont un impact direct sur la résolution spectrale. C’est pourquoi, une modélisation 3D par éléments finis est proposée afin de prévoir l’influence du microsystème sur la forme des raies spectrales et donc d’en déduire la résolution spectrale pouvant être espérée. La comparaison des résultats expérimentaux et ceux issus des simulations permet de valider le modèle de calcul numérique. Il apparait cependant nécessaire d’inclure le phénomène d’amortissement radiatif afin de pouvoir rendre compte des résultats expérimentaux relatifs à la résolution spectrale effectivement observée.

This doctoral thesis is devoted to the study of the rheological and electrorheological properties of nanofluids with nanoparticles (size between 10 nm and 200 nm). Experiments are conducted with micromachined capillary viscometers equipped with local pressure probes. Microchannels are then useful tools to study nanofluids under severe rheological states because large shear stress values can be reached under a laminar flow regime. Results on the viscosity of nanofluids submitted to very strong shear in microchannels show that the increase in the nanofluid viscosity obeys a classical model but with a crowding factor which is a function of the diameter of the particles. This size dependence is explained by the influence of the shearing motion on the aggregates aspect ratio via the evolution of Peclet Number.; L'objectif de cette thèse a été d'étudier, sous différentes conditions d'écoulement, la rhéologie et l'électrorhéologie de suspensions de nanoparticules (taille comprise entre 10 nm et 200 nm) appelées plus couramment nanofluides, afin de quantifier l'importance des principaux paramètres impliqués dans la valeur de leur viscosité. Une approche inédite, la rhéologie à très fort taux de cisaillement, a permis de distinguer pour les nanofluides le régime d'agrégation péricinétique dominé par le mouvement Brownien, du régime d'agrégation orthocinétique dominé par les interactions hydrodynamiques. La transition entre ces deux régimes a pu être atteinte grâce à la conception de microrhéomètres capillaires à capteurs de pression intégrés, dont la réalisation ont constitué une partie importante de ce travail. Les résultats de ces recherches mettent en évidence une corrélation entre l'augmentation du nombre de Peclet Pe quantifiant l'importance des interactions hydrodynamiques par rapport aux interactions Browniennes et la taille des agrégats au passage de la transition Pe=1. Des conclusions nettes ont été tirées sur la prépondérance du rôle des agrégats dans la rhéologie des nanofluides et sur l'influence des conditions d'écoulement sur leur forme.

This doctoral thesis is devoted to the study of the rheological and electrorheological properties of nanofluids with nanoparticles (size between 10 nm and 200 nm). Experiments are conducted with micromachined capillary viscometers equipped with local pressure probes. Microchannels are then useful tools to study nanofluids under severe rheological states because large shear stress values can be reached under a laminar flow regime. Results on the viscosity of nanofluids submitted to very strong shear in microchannels show that the increase in the nanofluid viscosity obeys a classical model but with a crowding factor which is a function of the diameter of the particles. This size dependence is explained by the influence of the shearing motion on the aggregates aspect ratio via the evolution of Peclet Number., L'objectif de cette thèse a été d'étudier, sous différentes conditions d'écoulement, la rhéologie et l'électrorhéologie de suspensions de nanoparticules (taille comprise entre 10 nm et 200 nm) appelées plus couramment nanofluides, afin de quantifier l'importance des principaux paramètres impliqués dans la valeur de leur viscosité. Une approche inédite, la rhéologie à très fort taux de cisaillement, a permis de distinguer pour les nanofluides le régime d'agrégation péricinétique dominé par le mouvement Brownien, du régime d'agrégation orthocinétique dominé par les interactions hydrodynamiques. La transition entre ces deux régimes a pu être atteinte grâce à la conception de microrhéomètres capillaires à capteurs de pression intégrés, dont la réalisation ont constitué une partie importante de ce travail. Les résultats de ces recherches mettent en évidence une corrélation entre l'augmentation du nombre de Peclet Pe quantifiant l'importance des interactions hydrodynamiques par rapport aux interactions Browniennes et la taille des agrégats au passage de la transition Pe=1. Des conclusions nettes ont été tirées sur la prépondérance du rôle des agrégats dans la rhéologie des nanofluides et sur l'influence des conditions d'écoulement sur leur forme.