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Parietal paintings are subject to natural and anthropogenic degradations. Although they may find themselves weakened to the point of becoming almost illegible, their broadcasting to the general public remains of historical, societal and cultural importance. Thus, the chemical and structural characterization, at the microscopic level, of the materials that were used to make these paintings, is necessary to reproduce their visual appearance. A digital reproduction through photo-realistic images synthesis will validate their observed appearance, and promote their dissemination.If the coloring matters used on parietal paintings were applied with a binder, there is no trace of it left nowadays which allows us to describe these paintings as a dry pigment layer on top of a rock substrate.Numerous shades of red ochre implying the presence of hematite $alpha-$ce{Fe_2O_3} are observed in parietal paintings. In order to limit the study to this chromophore, we chose to synthesize several samples through routes allowing to control the nucleation and growth of hematite crystals in solution under standard or hydrothermal conditions. These were chosen from those described in the literature so as to obtain colored powders ranging from orange to purple, comparable in terms of their morphology and/or their colors to those observed on parietal paintings.We used several characterization methods (X-ray powder diffraction, optical microscopy and scanning electron microscopy) in order to study the chemical composition of synthetic hematite crystalline powders, as well as the morphological and microstructural parameters of their grains.The color of the different hematite powders is characterized by reflectance, measured by spectroscopy. The colorimetric analysis of these results makes it possible to deduce a correlation between the color and the size of the grains composing the powder.Computer graphics is involved in order to accurately capture the appearance of objects through photo-realistic images rendering. As a first approximation, a paint is considered to be a thin, semi-transparent uniform layer on a substrate. Thus we developed a Bidirectional Reflectance Distribution function (BRDF) model that takes into account multiple reflections and attenuation of light within the layer and implemented it in Mitsuba renderer. This model has been experimentally validated, but requires to be complexified in order to take into account the light scattering introduced by the presence of grains randomly dispersed within a more realistic paint layer.The BRDF measurement of dry and optically thick pigment layers using spectro-gonio-photometry allows a finer characterization of their appearance. We identified three scattering phenomena occurring at the surface or in the volume of the sample as responsible for their appearance: specular scattering, back-scattering and volume scattering. Several analytical models are defined so as to simulate each of these contributions as a function of the morphology of the grains of the studied powders.If the modelizations carried out are efficient in the case of a single pigment, a more realistic approach will be to study the case of mixtures, ochres and natural samples.; Les peintures pariétales sont sujettes à des dégradations naturelles ou anthropiques. Bien qu’elles s’en trouvent fragilisées au point de devenir presque illisibles, leur diffusion auprès du grand public reste d’une importance à la fois historique, sociétale et culturelle. Ainsi, la caractérisation chimique et structurale, au niveau microscopique, des matériaux ayant permis la réalisation de ces peintures, est nécessaire pour restituer leur apparence visuelle. Une restitution numérique par la synthèse d’images photo-réalistes permettra de valider l’apparence observée de ces peintures, et d’en favoriser la diffusion.Si les matières colorantes utilisées en art pariétal furent appliquées à l’aide d’un éventuel liant, il n’en reste aucune trace aujourd’hui ce qui permet de décrire une telle œuvre comme une couche pigmentaire sèche sur un substrat rocheux.De nombreuses teintes d’ocres rouges impliquant la présence d’hématite $alpha-$ce{Fe_2O_3} sont observées sur les peintures rupestres. Afin de limiter l’étude à ce chromophore, plusieurs poudres d’hématite ont été synthétisées par des voies de synthèses permettant de contrôler la nucléation et la croissance des cristaux en solution dans des conditions standards ou hydrothermales. Celles-ci ont été choisies parmi celles décrites dans la littérature de manière à obtenir une palette de poudres colorées allant de l’orangé au pourpre, parmi lesquelles certaines sont comparables de part leur morphologie et/ou leur teinte à celles observées sur des peintures pariétales.Plusieurs méthodes de caractérisations sont employées (diffraction de rayons X sur poudre, microscopie optique et microscopie électronique à balayage) afin d’étudier la composition chimique des poudres cristallines d'hématite synthétique, ainsi que les paramètres morphologiques et microstructuraux de leurs grains.La couleur des différentes poudres d’hématite est caractérisée par la réflectance, mesurée par spectroscopie. Une analyse colorimétrique de ces résultats permet de mettre en évidence une corrélation entre la teinte et la taille des grains composant la poudre.L’informatique graphique entre en jeu dans le but de fidèlement rendre compte de l’apparence d’objets par le biais de la synthèse d’images photo-réalistes. En première approximation, une peinture est considérée comme une couche mince uniforme semi-transparente sur un substrat. Ainsi un modèle de Bidirectional Reflectance Distribution function (BRDF) prenant en compte les réflexions multiples et l’atténuation de la lumière au sein de la couche a été développé et implémenté sous Mitsuba. Ce modèle est validé expérimentalement, mais nécessite d’être complexifié afin de prendre en compte les phénomènes de diffusion de la lumière introduits par la présence de grains aléatoirement dispersés au sein d’une couche de peinture plus réaliste.La mesure de la BRDF par spectro-gonio-photométrie sur des couches pigmentaires sèches et optiquement épaisses permet de mieux en caractériser l’apparence. Trois phénomènes de diffusion intervenant à la surface ou dans le volume de l’échantillon sont identifiés comme responsables de leur apparence: diffusion spéculaire, rétro-diffusion et diffusion volumique. Plusieurs modèles analytiques sont définis de manière à simuler chacune de ces contributions en fonction de la morphologie des grains des poudres étudiées.Si les modélisations effectuées sont efficaces dans le cas d’un unique pigment, une approche plus réaliste consistera à étudier le cas de mélanges, d’ocres et d’échantillons naturels.

This PhD thesis belongs to the trend toward the development of innovative materials for multifunctional applications (in micro/nanotechnology, metallurgy, ...). Indeed, the "Materials" specifications of these developments require more and more the combination of various properties (mechanical, electrical, dielectric, ...) sometimes antinomic, all at submicronic scales. The characterization of these complex systems therefore requires techniques adapted to these constraints. The work carried out during this PhD is based on the development, improvement and application of an innovative multifunctional characterization technique: the nanoindentation coupled to electrical measurements and integrated in a SEM. The device used in this study was developed in SIMaP laboratory. This instrument is a nanoindenter, initially dedicated to mechanical tests, which has been functionalized to perform simultaneously electrical and mechanical measurements. Moreover, the present device can be integrated into SEM to ensure the positioning of the indenter with a resolution of the order of a hundred nanometers, as well as to visualize physical events in real time. The aim of this work is to apply this innovative technique to three systems of industrial interest to study their local electrical and mechanical properties. The first studied material is a multiphase metallic alloy composed of silver, copper and palladium (AgPdCu). Thanks to the electrical measurements associated with nanoindentation tests, a complete methodology (partly based on the current-voltage characteristics) has been developed to continuously monitor the evolution of the contact area during penetration of the tip in the material. In addition, SEM allowed to position the indentor at the center of the micrometric phases, thus avoiding time-consuming statistical experiments. Using this methodology, the elastic modulus and hardness of the individual phases were successfully determined. The second investigated system is a piezoelectric structure consisting of aluminum nitride (AlN) islands deposited on silicon pillars. The effective piezoelectric coefficient was measured using a flat punch inducing a perfectly elastic mechanical response of the system. The extracted coefficient is in good agreement with the values reported in literature, which shows the effectiveness of the electrical nanoindentation in situ SEM technique for this type of measurement. The same material was indented using a Berkovich tip inducing plasticity, showing a much different response most likely due to the structural defects injected into the material. The third characterized system is a stack of thin films including a silicon nitride film (Si3N4) deposited on a metallic layer (AlSiCu). Leakage currents through the dielectric material have been measured and correlated to its mechanical degradation. Coupling of the nanoindenter device with SEM allowed to in situ visualize the cracking of the film in real time. The effect of a brittle or ductile underlayer on the mechanical response of the system was also studied with the support of numerical simulations conducted by finite element method (FEM). Results showed that in the presence of a ductile underlayer, the predominant mechanism is the cracking of the brittle film, while in its absence, the predominant mechanism is the plasticity of the brittle film. To conclude, the present study showed that the electrical nanoindentation in situ SEM technique is a perfectly suited tool to perform high sensitivity local electrical and mechanical measurements at submicron scales. This technique can now be transposed to other systems whose electrical properties depend on mechanical stimuli and vice versa., Cette thèse s’inscrit dans le cadre du développement de matériaux innovants pour des applications multifonctionnelles (en micro/nanotechnologies, en métallurgie, …). En effet, les cahiers des charges « Matériaux » de ces développements exigent de plus en plus de combiner diverses propriétés (mécaniques, électriques, diélectriques, …) qui sont parfois antinomiques, le tout à des échelles submicroniques. La caractérisation de ces matériaux nécessite donc des techniques adaptées à ces contraintes. Le travail effectué pendant cette thèse repose sur le développement, l’amélioration et l’application d’une technique de caractérisation multifonctionnelle innovante : la nanoindentation couplée aux mesures électriques et intégrée dans un MEB. Le dispositif utilisé a été développé au laboratoire SIMaP. Cet instrument est un nanoindenteur, initialement dédié à des essais mécaniques, qui a été fonctionnalisé afin de réaliser simultanément des mesures électriques. De plus, le dispositif peut être intégré dans un MEB afin d’assurer le positionnement de l’indenteur avec une résolution de l’ordre de la centaine de nanomètres, ainsi que pour visualiser des événements physiques en temps réel. Le but de ce travail est d’appliquer cette technique novatrice à trois systèmes ayant des intérêts industriels afin d’étudier leurs propriétés électriques et mécaniques locales. Le premier matériau est un alliage métallique multiphasé composé d’argent, de cuivre et de palladium (AgPdCu). Grâce aux mesures électriques associées aux essais de nanoindentation, une méthodologie complète a été développée (en s’appuyant en particulier sur les caractéristiques courant-tension du contact) afin de suivre en continu l’évolution de l’aire de contact au cours de l’enfoncement de la pointe. En outre, la visée au MEB a permis de positionner l’indenteur au centre des phases dont la taille est micrométrique, s’affranchissant ainsi d’essais statistiques chronophages. Ainsi, le module élastique et la dureté des phases individuelles ont été déterminés. Le deuxième système étudié est une structure piézoélectrique constituée d’îlots de nitrure d’aluminium (AlN) sur des piliers de silicium. Le coefficient piézoélectrique efficace a été mesuré avec un poinçon plat induisant une réponse mécanique parfaitement élastique du système. Ce dernier est en accord avec les valeurs retrouvées dans la littérature, ce qui montre l’efficacité de la nanoindentation électrique in situ MEB pour ce type de mesures. Le même matériau a été indenté avec une pointe Berkovich induisant de la plasticité. La réponse piézoélectrique est différente de la précédente certainement à cause des défauts structuraux injectés dans le matériau. Le troisième système est quant à lui un empilement de couches minces incluant un film de nitrure de silicium (Si3N4) déposé sur une couche métallique (AlSiCu). Les courants de fuite à travers le diélectrique ont été mesurés et corrélés à la dégradation mécanique. L’intégration du dispositif dans le MEB a permis de visualiser la fissuration du film en temps réel. L’effet d’une sous-couche fragile ou ductile sur la réponse mécanique du système a également été étudié avec l’appui de simulations numériques menées par la méthode des éléments finis (FEM). Les résultats montrent qu’en présence d’une sous-couche ductile, le mécanisme prédominant est la fissuration du film fragile, alors qu’en son absence, le mécanisme prédominant est la plastification du film fragile. Finalement, la technique de nanoindentation électrique in situ MEB est un outil parfaitement adapté pour réaliser des mesures électriques et mécaniques locales de haute sensibilité à des échelles submicroniques. Grâce au présent travail, cette technique peut être ouverte à la caractérisation de systèmes dont les propriétés électriques dépendent de stimuli mécaniques, et réciproquement.

I.S.B.N. : 9782364939066; International audience; La science des matériaux suscite un intérêt grandissant et l'intelligence artificielle a un rôle à jouer dans l'évolution de ce domaine. Prédire les propriétés d'un nouveau matériau à partir des paramètres de son processus de fabrication est une tâche d'une importance primordiale car elle pourrait permettre de cibler les bonnes propriétés plus rapidement. Dans cet article, nous présentons une approche basée sur le Modus Ponens Généralisé Graduel pour approcher des fonctions monotones et ainsi modéliser en particulier les relations graduelles entre les paramètres du processus et les propriétés des matériaux. L'approche est testée par la suite sur des données synthétiques et réelles.

International audience; Two new organiceinorganic materials based on MoePOM, namely (iPr2NH2)2.((CH3)2NH2)2.[Mo8O26] (1) and (Pr2NH2)4$[Mo8O26] (2), have been synthesized by a non-hydrothermal method at room temperature and characterized by single crystal X-ray diffraction, thermal gravimetric analysis (TGA) and vibrational spectroscopy. The compound (1) is a b-[Mo8O26]4- anion which crystallizes as a mixed salt of both dimethylammonium [(CH3)2NH2]þ and diisopropylammonium [iPr2NH2]þ. The interaction between anions and cations leads to an inorganic-organic band structure. Similarly, in compound (2), the interconnection of b-[Mo8O26]4- anions with dipropylammonium [Pr2NH2]þ cations gives an inorganicorganic band structure. In both compounds, the cations interact with two different sites of the cluster: a fundamental site formed by four highly nucleophilic terminal oxo ligands, and a second site which is composed of Ot, m2-O and/or m3-O oxygen groups. A remarkable difference between the two compounds is that in compound (2) interactions between the bands involve only Van der Waals forces, whereas in compound (1) the bands interact also through hydrogen bonds.

Graphene-based cones with nanosized apex can be obtained by means of high temperature pyrolytic carbon deposition process using methane and hydrogen as gaseous feedstock and single carbon nanotubes as deposition substrates. Aside the cones, micrometer-sized carbon beads or fibre segments are deposited meanwhile which are a key morphological component for allowing handling and mounting the carbon cones and then using them for various applications. Based on both the literature dealing with pyrolytic carbon deposition processes and experimental observations, a peculiar deposition mechanism is proposed, involving the transient formation of pitch-like liquid phase droplets which deposit onto the individual carbon nanotubes. In this picture, it is believed that a key parameter is the ratio between the droplet and the nanotube diameters, respectively. The cone concentric texture and perfect nanotexture are shown by high resolution transmission electron microscopy, which allows interesting mechanical and conducting properties to be predicted. Correspondingly, applications of the carbon nanocones as electron emitters for cold-field electron sources on the one hand, and as probes for various modes of near-field microscopy on the other hand, have been tested.

Ultra-High Vacuum is an essential requirement to achieve design performances and high luminosities in high-energy particle colliders. Consequently, the understanding of the dynamic pressure evolution during accelerator operation is fundamental to provide solutions to mitigate pressure rises induced by multiple-effects occurring in the vacuum chambers and leading to beam instabilities. For the LHC, the appearance of instabilities may be due to the succession of several phenomena. First, the high intensity proton beams ionize the residual gas producing positive ions (mainly H₂⁺ or CO⁺) as well as accelerated electrons which impinge the copper wall of the beam pipe. Then, these interactions induce: (i) the desorption of gases adsorbed on the surfaces leading to pressure rises; (ii) the creation of secondary particles (ions, electrons). In this latter case, the production of secondary electrons leads to the so-called “Electron Cloud” build-up by multipacting effect, the mitigation of which being one of the major challenges of the LHC storage ring. Electron clouds generate beam instabilities, pressure rises and heat loads on the walls of beam pipe and can lead to “quench” of the superconducting magnets. All these phenomena limit the maximum intensity of the beams and thus the ultimate luminosity achievable in a proton accelerator. This work aims to investigate some fundamental phenomena which drive the dynamic pressure in the LHC, namely the effects induced by electrons and ions interacting with the copper surface of the beam screens on the one hand and the influence of the surface chemistry of copper on the other hand. First, in-situ measurements were performed. Electron and ion currents as well as pressure were recorded in situ in the Vacuum Pilot Sector (VPS) located on the LHC ring during the RUN II. By analyzing the results, more ions than expected were detected and the interplay between electrons, ions and pressure changes was investigated. Then, the ion-stimulated desorption was studied, using a devoted experimental set-up at the CERN vacuum Lab. The influence of the nature, mass, and energy of the incident ions interacting with the copper surface on the ion-desorption yields was discussed. In addition, extensive surface analyses were performed in the IJCLab laboratory to identify the role played by the surface chemistry on the electron emission yield, surface conditioning processes and the stimulated gas desorption. The fundamental role of the surface chemical components (contaminants, presence of carbon and native oxide layers) on the secondary electron yield was evidenced. Finally, we proposed a simulation code allowing to predict the pressure profiles in the vacuum chambers of particle accelerators as well as their evolution under dynamic conditions (i.e. as a function of time). This new simulation code called DYVACS (DYnamic VACuum Simulation) is an upgrade of the VASCO code developed at CERN. It was applied to simulate the dynamic pressure in the VPS when proton beams circulate into the ring. The electron cloud build-up was implemented in the code via electron cloud maps. The ionization of the residual gas by electrons was also considered. Results obtained with the DYVACS code are compared to pressure measurements recorded during typical fills for physics and a good agreement is obtained. This PhD study has provided interesting results and has allowed the development of new experimental and simulation tools that will be useful for further investigations on the vacuum stability of future particle accelerators such as HL-LHC or FCC (ee and hh).; L’obtention de très faible pression (UHV) est une condition essentielle pour les accélérateurs de particules de haute énergie et de hautes performances. Par conséquent, la compréhension de l'évolution de la pression dynamique pendant le fonctionnement des accélérateurs est fondamentale afin de trouver des solutions qui permettent de minimiser les hausses de pression induites par de multiples phénomènes présents dans les lignes faisceaux. Pour le LHC, l'apparition d'instabilités peut être due à la succession de plusieurs processus. Tout d’abord, le faisceau de protons de haute intensité ionise le gaz résiduel, produisant des ions positifs (principalement H₂⁺ et CO⁺) ainsi que des électrons qui sont accélérés et qui impactent la paroi en cuivre des tubes de faisceaux. Ensuite, ces interactions induisent : (i) une désorption des gaz absorbés sur les parois, conduisant à des élévations de pression ; (ii) la création de particules secondaires (ions et électrons). Dans ce dernier cas, la production d'électrons secondaires entraîne, par effet d’avalanche, la formation de nuages d’électrons, dont la limitation est l'un des enjeux majeurs de l'anneau de stockage du LHC. Ces nuages génèrent des montées de pression et des dépôts de chaleur sur les parois du collisionneur pouvant conduire à des « quench » d’aimants supraconducteurs. Tous ces phénomènes limitent l'intensité maximale et augmentent l’émittance des faisceaux et donc la luminosité ultime atteignable dans un accélérateur de protons. Ce travail de thèse a pour but d’étudier certains phénomènes fondamentaux qui contrôlent la pression dynamique dans le LHC, à savoir les effets induits par les électrons et les ions, d’une part, et l'influence de la chimie de surface du cuivre constituant les écrans faisceaux, d’autre part. Dans un premier temps, les courants d’électrons et d’ions ainsi que la pression ont été mesurés in situ dans le Secteur Pilote Vide (VPS) situé sur l'anneau du LHC pendant la deuxième période d’exploitation du collisionneur. En analysant ces résultats, une quantité d’ion plus importante que prévu a été détectée et la relation entre les électrons, les ions et les variations de pression a été étudiée. D’autre part, la désorption stimulée par les ions a été mesurée au laboratoire au CERN en utilisant un bâti expérimental dédié. L'influence de la nature, de la masse et de l'énergie des ions incidents interagissant avec les surfaces sur les rendements de désorption ionique a été discutée. De plus, des analyses approfondies de la surface de cuivre constituant l'écran faisceau ont été réalisées dans le laboratoire IJCLab pour identifier le rôle joué par la chimie de surface du cuivre sur le rendement d’émission électronique, les processus de conditionnement de surface et la désorption de gaz stimulée. Le rôle fondamental de composés chimiques sur la surface (contaminants, présence de carbone et d'oxydes natifs) sur le rendement de production des électrons secondaires a été mis en évidence. Enfin, nous avons proposé un code de simulation permettant de prédire les profils de pression dans les chambres à vide des accélérateurs de particules ainsi que leur évolution temporelle. Ce nouveau code de simulation appelé DYVACS (DYnamic VACuum Simulation) est une amélioration du code VASCO développé par le CERN. Il a été appliqué pour simuler la pression dynamique dans le VPS. L'évolution du nuage d'électrons a été implémentée dans le code via des « maps » permettant de calculer l'évolution de la densité des nuages d'électrons. L'ionisation du gaz résiduel par les électrons a également été prise en compte. Finalement, les résultats obtenus avec DYVACS ont été comparés aux mesures de pression enregistrées dans le LHC. Les résultats obtenus à l’issu de ces travaux de thèse, ainsi que les développements expérimentaux et de simulation réalisés, pourront permettre l’étude de la stabilité du vide de futurs accélérateurs de particules tels que HL-LHC ou FCC(ee et hh).

This work presents a contribution to the latent heat thermal energy storage LHTES technology by working on both phase change materials PCMs and storage systems that are technically and economically viable for their integration in buildings. Regarding the PCM material, the urea and sodium nitrate eutectic mixture has been previously identified as a good candidate for the Domestic Heating Water (DHW) and heating applications. One of the main objectives of the PhD thesis was the characterization of these aspects to evaluate the urea and sodium nitrate eutectic mixture long term feasibility to be used as a PCM in application. The study of the material includes the development of methodologies that are more practical and representative of the operation in the final application than the traditionally used in PCM characterization. The characterization of the hygroscopicity or water uptake of the urea and sodium nitrate eutectic mixture under different conditions was performed. A sample preparation method and handling conditions are proposed for avoiding the mixture water uptake.The thermal degradation of the urea and sodium nitrate eutectic mixture was evaluated by measuring the thermo-physical behavior after exposure time at different defined temperatures. DSC measurements were carried out to determine the variation of parameters that are directly related to the thermal energy storage of the PCM and its long-term stability. In addition, the degradation products and their influence on the variation of the system properties were assessed.The eutectic mixture showed unforeseen segregation at temperatures above the melting point upon melting and solidification cycles. Several tests were done including thermal cycling, XRD of the segregates, DSC after the redissolution of the segregates in the liquid material, and microscopy (PLM and SEM) of samples cooled down under different conditions. The experiments permitted to stablish a relationship between the operation conditions, more specifically the cooling rates, with the resulting crystal structures which explains the phase segregation in the eutectic mixture, and how to reduce it and how to reverse the process.The study of the supercooling comprised the use of the urea and sodium nitrate eutectic mixture and PEG10000. The experiments were performed in different conditions: sample containers (with different geometries and volumes), cooling rates and heat transfer fluids (HTF) were implemented. Finally, the results served to evaluate the relationship of the supercooling degree with parameters associated with the sample volume, cooling media and PCM parameters. Afterwards, linear regression models were gathered for each material and one for both materials. The specific aim of the chapter is to get a step further into the supercooling understanding and prediction, in order to efficiently design LHTES systems to be used with materials that show supercooling.Finally, regarding the storage system a shell and tubes heat exchanger is studied in order to evaluate the use of devices already commercially available the use as latent heat energy storage LHTES devices. The first objective was to get a deeper understanding of the thermal behavior of the device. The characterization was performed using RT60 paraffin as PCM inside the shell, a well known commercial material, to assure the reproducibility of the results, and water as heat transfer fluid in the tubes. Several flow rates and temperature ranges were used to obtain a greater scope of the operation of the device as LHTES. The work included the determination of the thermal losses, and the study of charging and discharging cycles, initial and final temperatures and flow rates.; La technologie de stockage de l'énergie thermique par chaleur latente (LHTES) est abordée en travaillant à la fois sur les matériaux à changement de phase MCP utilisés et sur les systèmes de stockage techniquement et économiquement viables pour leur intégration dans les bâtiments. En ce qui concerne le matériau MCP, un mélange eutectique d'urée et de nitrate de sodium a été précédemment identifié comme un bon candidat pour les applications eau chaude sanitaire et chauffage. L'un des principaux objectifs de la thèse de doctorat était la caractérisation de ces aspects pour évaluer l’utilisation à long terme du mélange eutectique d'urée et de nitrate de sodium comme MCP. L'étude du matériau comprend le développement de méthodologies qui sont plus représentatives de son utilisation dans l'application finale que celles traditionnellement rencontrées pour la caractérisation des MCP. La caractérisation de l'hygroscopicité ou de l'absorption d'eau du mélange eutectique d'urée et de nitrate de sodium a été réalisée dans différentes conditions. Une méthode de préparation des échantillons et des conditions de manipulation sont proposées pour éviter l'absorption d'eau du mélange.La dégradation thermique du mélange eutectique d'urée et de nitrate de sodium a été évaluée en étudiant le comportement thermo-physique après un temps d'exposition à températures élevées. Des mesures DSC ont été effectuées pour déterminer la variation des propriétés directement liées au stockage de l'énergie thermique du MCP et à sa stabilité à long terme. En outre, les produits obtenus lors de la dégradation et leur influence sur la variation des propriétés du MCP ont été étudiés.Le mélange eutectique a montré une ségrégation imprévue à des températures supérieures au point de fusion lors des cycles de fusion et de solidification. Plusieurs tests ont été effectués, notamment le cyclage thermique, la diffraction par rayons X des phases due à la ségrégation, DSC après la redissolution de ces phases dans le matériau liquide et la microscopie (PLM et MEB) d'échantillons refroidis dans différentes conditions. Les expériences ont permis d'établir une relation entre les conditions de fonctionnement, et les structures cristallines résultantes qui expliquent la ségrégation de phase dans le mélange eutectique, et la manière de la réduire et d'inverser le processus.L'étude de la surfusion comprenait l'utilisation de deux MCPs : l’eutectique urée - nitrate de sodium et le PEG 10000. Les expériences ont été réalisées dans différentes conditions: des récipients de géométrie et de volume différents, diverses vitesses de refroidissement et divers fluides de transfert thermique. Les résultats ont servi à évaluer la relation entre le degré de surfusion et les paramètres associés. Après, des modèles de régression linéaire ont été définis pour chaque matériau puis pour les deux matériaux. L'objectif spécifique de ce chapitre est de faire un pas de plus dans la compréhension et la prédiction de la surfusion, afin de concevoir efficacement des systèmes LHTES utilisant des matériaux qui peuvent présenter une surfusion.Enfin, en ce qui concerne le système de stockage, un échangeur de chaleur à tubes-calandre est étudié afin d'évaluer l'utilisation de ce type de dispositifs déjà commercialisés comme dispositifs de stockage de l'énergie thermique latente (LHTES). Le premier objectif était de mieux comprendre le comportement thermique de l’échangeur. L’étude a été réalisée en utilisant, dans la calandre, de la paraffine RT60 comme MCP, un matériau commercial bien connu assurant ainsi la reproductibilité des résultats, et de l'eau comme fluide de transfert de chaleur dans les tubes. Plusieurs débits et plages de température ont été envisagés pour réaliser l’étude complète du fonctionnement de l’échangeur. Le travail a inclus la détermination des pertes thermiques et l'étude des cycles de charge et de décharge avec différentes températures initiales et finales et différents débits.

Ultra-High Vacuum is an essential requirement to achieve design performances and high luminosities in high-energy particle colliders. Consequently, the understanding of the dynamic pressure evolution during accelerator operation is fundamental to provide solutions to mitigate pressure rises induced by multiple-effects occurring in the vacuum chambers and leading to beam instabilities. For the LHC, the appearance of instabilities may be due to the succession of several phenomena. First, the high intensity proton beams ionize the residual gas producing positive ions (mainly H₂⁺ or CO⁺) as well as accelerated electrons which impinge the copper wall of the beam pipe. Then, these interactions induce: (i) the desorption of gases adsorbed on the surfaces leading to pressure rises; (ii) the creation of secondary particles (ions, electrons). In this latter case, the production of secondary electrons leads to the so-called “Electron Cloud” build-up by multipacting effect, the mitigation of which being one of the major challenges of the LHC storage ring. Electron clouds generate beam instabilities, pressure rises and heat loads on the walls of beam pipe and can lead to “quench” of the superconducting magnets. All these phenomena limit the maximum intensity of the beams and thus the ultimate luminosity achievable in a proton accelerator. This work aims to investigate some fundamental phenomena which drive the dynamic pressure in the LHC, namely the effects induced by electrons and ions interacting with the copper surface of the beam screens on the one hand and the influence of the surface chemistry of copper on the other hand. First, in-situ measurements were performed. Electron and ion currents as well as pressure were recorded in situ in the Vacuum Pilot Sector (VPS) located on the LHC ring during the RUN II. By analyzing the results, more ions than expected were detected and the interplay between electrons, ions and pressure changes was investigated. Then, the ion-stimulated desorption was studied, using a devoted experimental set-up at the CERN vacuum Lab. The influence of the nature, mass, and energy of the incident ions interacting with the copper surface on the ion-desorption yields was discussed. In addition, extensive surface analyses were performed in the IJCLab laboratory to identify the role played by the surface chemistry on the electron emission yield, surface conditioning processes and the stimulated gas desorption. The fundamental role of the surface chemical components (contaminants, presence of carbon and native oxide layers) on the secondary electron yield was evidenced. Finally, we proposed a simulation code allowing to predict the pressure profiles in the vacuum chambers of particle accelerators as well as their evolution under dynamic conditions (i.e. as a function of time). This new simulation code called DYVACS (DYnamic VACuum Simulation) is an upgrade of the VASCO code developed at CERN. It was applied to simulate the dynamic pressure in the VPS when proton beams circulate into the ring. The electron cloud build-up was implemented in the code via electron cloud maps. The ionization of the residual gas by electrons was also considered. Results obtained with the DYVACS code are compared to pressure measurements recorded during typical fills for physics and a good agreement is obtained. This PhD study has provided interesting results and has allowed the development of new experimental and simulation tools that will be useful for further investigations on the vacuum stability of future particle accelerators such as HL-LHC or FCC (ee and hh)., L’obtention de très faible pression (UHV) est une condition essentielle pour les accélérateurs de particules de haute énergie et de hautes performances. Par conséquent, la compréhension de l'évolution de la pression dynamique pendant le fonctionnement des accélérateurs est fondamentale afin de trouver des solutions qui permettent de minimiser les hausses de pression induites par de multiples phénomènes présents dans les lignes faisceaux. Pour le LHC, l'apparition d'instabilités peut être due à la succession de plusieurs processus. Tout d’abord, le faisceau de protons de haute intensité ionise le gaz résiduel, produisant des ions positifs (principalement H₂⁺ et CO⁺) ainsi que des électrons qui sont accélérés et qui impactent la paroi en cuivre des tubes de faisceaux. Ensuite, ces interactions induisent : (i) une désorption des gaz absorbés sur les parois, conduisant à des élévations de pression ; (ii) la création de particules secondaires (ions et électrons). Dans ce dernier cas, la production d'électrons secondaires entraîne, par effet d’avalanche, la formation de nuages d’électrons, dont la limitation est l'un des enjeux majeurs de l'anneau de stockage du LHC. Ces nuages génèrent des montées de pression et des dépôts de chaleur sur les parois du collisionneur pouvant conduire à des « quench » d’aimants supraconducteurs. Tous ces phénomènes limitent l'intensité maximale et augmentent l’émittance des faisceaux et donc la luminosité ultime atteignable dans un accélérateur de protons. Ce travail de thèse a pour but d’étudier certains phénomènes fondamentaux qui contrôlent la pression dynamique dans le LHC, à savoir les effets induits par les électrons et les ions, d’une part, et l'influence de la chimie de surface du cuivre constituant les écrans faisceaux, d’autre part. Dans un premier temps, les courants d’électrons et d’ions ainsi que la pression ont été mesurés in situ dans le Secteur Pilote Vide (VPS) situé sur l'anneau du LHC pendant la deuxième période d’exploitation du collisionneur. En analysant ces résultats, une quantité d’ion plus importante que prévu a été détectée et la relation entre les électrons, les ions et les variations de pression a été étudiée. D’autre part, la désorption stimulée par les ions a été mesurée au laboratoire au CERN en utilisant un bâti expérimental dédié. L'influence de la nature, de la masse et de l'énergie des ions incidents interagissant avec les surfaces sur les rendements de désorption ionique a été discutée. De plus, des analyses approfondies de la surface de cuivre constituant l'écran faisceau ont été réalisées dans le laboratoire IJCLab pour identifier le rôle joué par la chimie de surface du cuivre sur le rendement d’émission électronique, les processus de conditionnement de surface et la désorption de gaz stimulée. Le rôle fondamental de composés chimiques sur la surface (contaminants, présence de carbone et d'oxydes natifs) sur le rendement de production des électrons secondaires a été mis en évidence. Enfin, nous avons proposé un code de simulation permettant de prédire les profils de pression dans les chambres à vide des accélérateurs de particules ainsi que leur évolution temporelle. Ce nouveau code de simulation appelé DYVACS (DYnamic VACuum Simulation) est une amélioration du code VASCO développé par le CERN. Il a été appliqué pour simuler la pression dynamique dans le VPS. L'évolution du nuage d'électrons a été implémentée dans le code via des « maps » permettant de calculer l'évolution de la densité des nuages d'électrons. L'ionisation du gaz résiduel par les électrons a également été prise en compte. Finalement, les résultats obtenus avec DYVACS ont été comparés aux mesures de pression enregistrées dans le LHC. Les résultats obtenus à l’issu de ces travaux de thèse, ainsi que les développements expérimentaux et de simulation réalisés, pourront permettre l’étude de la stabilité du vide de futurs accélérateurs de particules tels que HL-LHC ou FCC(ee et hh).

A better understanding of spheroidal graphite growth is expected in a near future thanks to widespread use of transmission electron microscopy. However, common transmission electron microscopy is quite time consuming and new indexing techniques are being developed, among them is transmission Kikuchi diffraction in a scanning electron microscope, a recent technique derived from electron backscatter diffraction. In the present work, on-axis transmission Kikuchi diffraction in scanning electron microscope, completed by transmission electron microscopy, was used with the objective of producing new observations on the microstructure of spheroidal graphite. This study shows that disorientations between blocks and sectors in spheroidal graphite are quite large in the early growth stage, which may be indicative of a competition process selecting the best orientations for achieving radial growth along thecdirection of graphite.

International audience; Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking (IASCC) is a complex phenomenon of degradation which can have a significant influence on maintenance time and cost of core internals of a Pressurized Water Reactor (PWR). Hence, it is an issue of concern, especially in the context of lifetime extension of PWRs. Proton irradiation is generally used as a representative alternative of neutron irradiation to improve the current understanding of the mechanisms involved in IASCC. This study assesses the possibility of using heavy ions irradiation to evaluate IASCC mechanisms by comparing the irradiation induced modifications (in microstructure and mechanical properties) and cracking susceptibility of SA 304 L after both type of irradiations: Fe irradiation at 450 °C and proton irradiation at 350 °C. Irradiation-induced defects are characterized and quantified along with nano-hardness measurements, showing a correlation between irradiation hardening and density of Frank loops that is well captured by Orowan's formula. Both irradiations (iron and proton) increase the susceptibility of SA 304 L to intergranular cracking on subjection to Constant Extension Rate Tensile tests (CERT) in simulated nominal PWR primary water environment at 340 °C. For these conditions, cracking susceptibility is found to be quantitatively similar for both irradiations, despite significant differences in hardening and degree of localization.

International audience; Hydrogen was inserted into 2024 aluminum alloy by cathodic polarization in sulfuric acid at 25 °C. Scanning Kelvin Probe Force Microscopy (SKPFM) measurements performed perpendicularly to the charging side revealed a potential gradient and confirmed the insertion of hydrogen over hundreds of microns. A hydrogen diffusion coefficient of 1.7 x 10-9 cm2 s-1 was calculated from SKPFM measurements of H-charged samples for different durations. The evolution of the potential gradient during desorption of hydrogen in air, at room temperature and at 130 °C was investigated. Additional experiments performed at a corrosion defect showed that SKPFM could detect both reversibly and irreversibly bounded hydrogen. These results show that SKPFM is a cutting-edge technique for hydrogen detection and localization at a local scale

The system composed of a circular cylinder, either fixed or elastically mounted, and immersed in a current linearly sheared in the cross-flow direction, is investigated via numerical simulations. The impact of the shear and associated symmetry breaking are explored over wide ranges of values of the shear parameter (non-dimensional inflow velocity gradient, $\unicode[STIX]{x1D6FD}\in [0,0.4]$) and reduced velocity (inverse of the non-dimensional natural frequency of the oscillator, $U^{\ast }\in [2,14]$), at Reynolds number $Re=100$; $\unicode[STIX]{x1D6FD}$, $U^{\ast }$ and $Re$ are based on the inflow velocity at the centre of the body and on its diameter. In the absence of large-amplitude vibrations and in the fixed body case, three successive regimes are identified. Two unsteady flow regimes develop for $\unicode[STIX]{x1D6FD}\in [0,0.2]$ (regime L) and $\unicode[STIX]{x1D6FD}\in [0.2,0.3]$ (regime H). They differ by the relative influence of the shear, which is found to be limited in regime L. In contrast, the shear leads to a major reconfiguration of the wake (e.g. asymmetric pattern, lower vortex shedding frequency, synchronized oscillation of the saddle point) and a substantial alteration of the fluid forcing in regime H. A steady flow regime (S), characterized by a triangular wake pattern, is uncovered for $\unicode[STIX]{x1D6FD}>0.3$. Free vibrations of large amplitudes arise in a region of the parameter space that encompasses the entire range of $\unicode[STIX]{x1D6FD}$ and a range of $U^{\ast }$ that widens as $\unicode[STIX]{x1D6FD}$ increases; therefore vibrations appear beyond the limit of steady flow in the fixed body case ($\unicode[STIX]{x1D6FD}=0.3$). Three distinct regimes of the flow–structure system are encountered in this region. In all regimes, body motion and flow unsteadiness are synchronized (lock-in condition). For $\unicode[STIX]{x1D6FD}\in [0,0.2]$, in regime VL, the system behaviour remains close to that observed in uniform current. The main impact of the shear concerns the amplification of the in-line response and the transition from figure-eight to ellipsoidal orbits. For $\unicode[STIX]{x1D6FD}\in [0.2,0.4]$, the system exhibits two well-defined regimes: VH1 and VH2 in the lower and higher ranges of $U^{\ast }$, respectively. Even if the wake patterns, close to the asymmetric pattern observed in regime H, are comparable in both regimes, the properties of the vibrations and fluid forces clearly depart. The responses differ by their spectral contents, i.e. sinusoidal versus multi-harmonic, and their amplitudes are much larger in regime VH1, where the in-line responses reach $2$ diameters ($0.03$ diameters in uniform flow) and the cross-flow responses $1.3$ diameters. Aperiodic, intermittent oscillations are found to occur in the transition region between regimes VH1 and VH2; it appears that wake–body synchronization persists in this case.

Measurements using an alternating current scanning electrochemical microscope (AC-SECM) were performed on a 2024 aluminum alloy pre-charged with hydrogen. A gradient in AC current magnitude was observed over several hundreds of microns on the side perpendicular to the charging side. After heat treatment at 130°C for 2h, the current gradient disappeared. Comparison with scanning Kelvin probe force microscopy (SKPFM) measurements confirmed that the increase in AC current magnitude observed with AC-SECM was due to the presence of hydrogen in the material. Fitting of localized impedance spectra with a suitable equivalent circuit showed the influence of H on the corrosion rate. AC-SECM is thus a powerful new method to detect hydrogen and study its effect on corrosion at the micrometer scale. Keywords: Aluminum alloys, Hydrogen absorption, Hydrogen desorption, Scanning Kelvin probe force microscopy (SKPFM), Alternating current scanning electrochemical microscopy (AC-SECM)

International audience; Lead-free piezoelectric nanocomposites based on poly(ether ketone ketone) (PEKK) and sodium niobate (NaNbO3) particles were elaborated. The presence of submicronic particles does not influence the thermal stability of the matrix so that no degradation phenomenon is observed before 500 °C. The conservative mechanical modulus G′ increases linearly with the NaNbO3 fraction; this variation is well fitted by the Kerner model until 20 vol%. Such nanocomposites remain ductile. The polarizing field required for obtaining piezoelectric nanocomposites is 12 kV·mm−1 i.e. analogous with the one used for poling bulk ceramic. The value of the piezoelectric coefficient (d33 = 0.2 pC·N−-1 for 20 vol% NaNbO3) is consistent with the Furukawa's model. This value is explained by the low PEKK permittivity. This low d33 is counterbalanced by the piezoelectric voltage constant (g33 = 103·10−3 Vm·N−1) which is higher than the one of classical piezoelectric ceramic like PZT or BaTiO3.

International audience; Friction stir welding (FSW) is an efficient way to join high strength aluminum alloys. However, FSW generates different microstructural areas in contact that may give rise to galvanic couplings, affecting the corrosion resistance of the assembly. In the present work, a multiscale electrochemical study of the 7475-T651 and 2024-T3 aluminum alloys butt-joined by FSW was carried out. Much lower impedances were associated with the FSW affected zones compared to the two aluminum base metals tested individually. Corrosion of the welded system resulted in the establishment of galvanic coupling, shown by local electrochemical impedance spectroscopy (LEIS) measurements, at which the AA7475 behaves anodically with respect to the AA2024. A Zn deposit was observed on the intermetallic particles of the AA2024 after 24 h of immersion in the electrolyte resulting from the galvanic coupling, which seems to reduce the galvanic coupling effects. Such a behavior in combination with LEIS results allowed a description of the galvanic coupling development between two different aluminum alloys (AA2024-T3 and AA7475-T761) butt-welded by FSW as a function of time from the early stage of immersion.

International audience; In the present study, we investigate different surface pretreatments and their influence on a subsequent surface metallization. A direct liquid injection metalorganic CVD (DLI-MOCVD) process is presented for the low temperature metallization of composites, ultimately aiming at the surface unctionalization of 3D parts. The process involves the organometallic precursor Cu(I) hexafluoroacetylacetonate 2-methyl-1-hexene-3-yne (hfac)Cu(MHY). We determine chemical kinetics of the global deposition reaction and show the improvement of the adhesion of the Cu films by applying surface pretreatments that etch and/or activate the surface before deposition. To this purpose, gas phase and wet chemical processes are used. Gas phase pretreatments consist either in the use of a remote microwave plasma, an in situ UV oxidation, or in the deposition of acrylic acid/ethylene plasma buffer layer by using an atmospheric pressure cold plasma jet. The liquid phase pretreatment is based on a commercial series of solutions that includes swelling, oxidation, and neutralization steps. The adhesive strength of the Cu films on poly-epoxy and on carbon fiber/poly-epoxy composite surfaces is specifically investigated by scratch and cross-cut testing, and is correlatedwith topographical, chemical, and energetic characteristics of the surfaces prior deposition, investigated by interferometry, X-ray photoelectron spectroscopy and wettability measurements through the sessile drop method. Pretreatments result in surface functionalization and topographical changes which significantly increase the surface energy and improve the wettability. In some cases the induced modification of the microstructure of the Cu films is found to be eneficial to the electrical resistivity.

International audience; Most industrial heat-resistant stainless steels contain silicon as a minor constituent. At high temperature, the internal formation of amorphous silica reduces oxidation rates but decreases the metal/oxide interface toughness. Tensile testing experiments performed on AISI 304L previously oxidized in synthetic air for 50 h at 900 or 1000 °C showed a relation between the silica morphology and location and the crack patterns. A micromechanical modeling using cohesive zone models to describe interfaces fracture behavior is proposed to investigate relevant parameters controlling the silica/alloy interface debonding. Calculations carried out using the finite elements method have shown that location of silica inclusions and silica/metal interface toughness are key parameters determining the cracks pattern morphology and the critical strain at failure.

In the 2xxx series alloys, intergranular corrosion is generally related to the strong reactivity of copper-rich intergranular precipitates leading to a copper enrichment of these particles. While the nature of the oxides formed inside the intergranular corrosion defects was assumed to strongly influence the intergranular corrosion propagation rate, it was not clearly identified due to the thickness of the oxide layer formed which required to use high resolution analytical techniques. The present work aims to characterize the intergranular corrosion defects formed for a 2024-T351 aluminum alloy after a 24 hours continuous immersion in a 1 M NaCl solution and compares the results to literature data concerning the oxide layers formed on copper-rich model alloys. A combination of focus ion beam (FIB) technique, transmission electron microscopy (TEM) observations and energy dispersive X-Ray spectroscopy (EDX) analyses was used to accurately characterize both the morphology and chemical composition of the intergranular corrosion defects. Results evidenced the dissolution of intergranular copper-rich particles, the formation of a 10-200 nm-thin metallic copper-rich layer at the oxide/metal interface and the incorporation of copper inside the amorphous alumina oxide film leading to the formation of structural defects of the oxide film.

International audience; Damaging effects of microcracks on the elastic properties of brittle materials (rocks, concrete, ceramics) have been extensively studied through experiments and modelling approaches. In the latter case, the homogenization (up-scaling) technique appears as an effective tool to provide the overall properties from the microstructural features of the material. Especially for microcracks, main difficulties arise from: (i) the anisotropy induced by the oriented nature of defects, (ii) their ability to be open orclosed according to tension or compression loading and to influence differently the overall response of the material. Such unilateral behaviour is typical of contact problems related to that kind of defects. Regarding the thermal properties of microcracked media, very few investigations on the effects have been done in the literature, even on the experimental point of view. Some micro-macro modelling works have been proposed to derive effective properties of a given Representative Volume Element (RVE) but consider only the open state of microcracks. This work aims to explore a homogenization-based approach to derive thermal properties accounting for unilateral effect. We also intend to perform numerical simulations through finite-element modelling in order to validate these theoretical results.

International audience; When attempting to sufficiently protect outdoor bronze monuments from corrosion, searches for an effective solution are usually based on coating applications which have a high anticorrosive efficiency. In order to correctly assess the level of protection provided by such coatings, adherence (practical adhesion) measurements need to be performed for the proper evaluation of the deterioration of coating systems with aging. Although a coupled study of adherence with aging would be of great interest, very few such studies are available. In this work, a methodological approach is proposed for the evaluation of coatings applied to metallic cultural heritage monuments of, based on the use of a three-point bending test. Adherence characterization of different protective coatings has been performed both on bare and on traditionally black-patinated bronze coupons (Cu–Sn alloy with 5.9 wt% Sn), which were used as basic model substrates. The investigated coatings were Incralac®, silane, sol–gel oxysilane, and a silane-modified polymethacrylate (an adhesion promoter for fluoropolymer). The results of measurements which were obtained before and after accelerated aging in concentrated acid rain made it possible to more easily differentiate between the various adherence levels of different coating systems. Coupled with adherence measurements, the results of systematic optical and SEM observation of the different failure morphologies are also presented. In the case of the coated bare alloy, adhesive failures were mainly observed. The silane (PropS-SH) coating showed the best adherence. In the case of the patinated bronze test specimens, only cohesive failures occurred. Adherence is directly related to the cohesion of the black patina rather than that of the applied coating. It was observed that aging reduces the level of the adherence.

L’imitation des porcelaines chinoises est une problématique importante en archéologie et histoire de l’art. Les décors ou le style peuvent être aisément copiés mais les matériaux constituant l’objet sont le fruit de processus techniques qu’il peut être plus difficile à imiter lorsque les matières premières ne sont plus accessibles ou que les procédés de fabrication ont évolué. Utiliser une approche de type « science des matériaux » en se concentrant sur la composition des porcelaines permet ainsi d’identifier un certain nombre de caractéristiques qui peuvent servir de marqueurs pour l’expertise. Cet article a pour objectif de présenter les apports et limites d’une telle approche, au travers de quelques exemples sur les porcelaines à décor bleu et blanc. The imitation of Chinese porcelains is an important issue in archaeology and art history. Decorations or style can be easily copied, but the constitutive materials of the object are the result of a specific technical process, much more difficult to imitate when raw materials are no longer accessible or when the manufacturing process has evolved. The use of a “material science” approach, focused on the composition of porcelains, may allow one to identify some characteristics which can serve as expertise markers. This article presents the inputs and limits of such an approach, through some examples on Chinese blue and white porcelains. Las imitaciones de porcelanas chinas son un reto importante en arqueología e historia del arte. Las decoraciones o el estilo pueden fácilmente ser copiados, pero los materiales constitutivos del objeto son el resultado de un proceso técnico específico más difícil de imitar cuando las materias primas no son accesibles o cuando el proceso de fabricación ha cambiado. La utilización de la ciencia de los materiales aplicada en el estudio de la composición de las porcelanas permite la identificación de características que pueden servir como marcadores para la autentificación. Este artículo apunta a presentar los beneficios y límites de este modo de aproximación, valiéndose de algunos ejemplos de porcelana china azul y blanca.

Herein, we report a improved method for the physical grafting of 1-nitropyrene (Pyr-NO2) onto highly graphitized carbon onion. This is achieved through a lowering of the onset potential of the pyrene polymerization via in situ reduction of the NO2 group. The additional redox activity pertaining to the reduced NO2 enables exceeding the faradaic capacity which is associated with the p-doping of the grafted pyrene backbone, as observed for pyrene, 1-aminopyrene, and unreduced Pyr-NO2. Theoretical calculations demonstrate the charge transfer and binding enthalpy capabilities of Pyr-NO2, which are significantly higher than those of the other two species, and which allow for improved p-stacking on the carbon surface. Upon 20 wt % grafting of Pyr-NO2, the capacity of the electrode jumps from 20 mAh g-1 electrode to 38 mAh g-1electrode, which corresponds to 110 mAh g-1 per mass of Pyr-NO2 and the average potential is increased by 200 mV. Very interestingly, this high performance is also coupled with outstanding retention with respect to both the initial capacity for more than 4000 cycles, as well as the power characteristics, demonstrating the considerable advantages of employing the present in situ grafting technique.

En mécanique des milieux continus solides, dans la mesure où les déformations subies par le solide peuventêtre considérées comme "petites", le tenseur des déformations infinitésimales e est quasi-unanimement reconnucomme variable d’état pertinente. Dans le cas de l’élasticité linéaire isotrope (loi de Hooke), sesdeux premiers invariants sont les seuls arguments de la densité massique d’énergie libre – laquelle nefait intervenir que deux paramètres-matériau, soit, par exemple, le module de compressibilité, K > 0, etle module de cisaillement, μ > 0. Un problème se pose toutefois lorsqu’on veut mettre en relation cettedensité massique d’énergie libre, qui présuppose une modélisation continue de la matière, et l’énergie caractéristiquedes interactions entre les atomes qui la composent réellement, soit, en premier lieu, celle desliaisons interatomiques d’un atome donné avec ses voisins. Si l’on retient un potentiel d’interaction de typeLennard-Jones – lequel fait aussi intervenir deux paramètres-matériau, soit la "largueur d’interaction dipolaire",A > 0, et le "rayon du coeur répulsif", r > 0 –, il s’avère en effet impossible, à partir de valeursphysiquement réalistes de A et r, de trouver des valeurs pertinentes pour K et μ. Il est communément admisque, pour surmonter ce problème, il suffit d’ajouter à l’énergie basée sur le potentiel de Lennard-Jonesun terme censé rendre compte du comportement non local du gaz d’électrons (méthode dite de "l’atomeentouré"). Bien que cette solution soit indéniablement efficace, on se propose, dans cet article, d’en explorerune autre, sans recourir à quelque hypothèse de non localité que ce soit.Cette autre solution suppose, en premier lieu, de renoncer à la notion de déformation et d’introduire cellede conformation. Dans le cas des corps purs simples, et donc, en particulier, des métaux à structure hexagonalecompacte, il est en effet possible de définir, pour chaque liaison interatomique maintenant solidaireun atome donné et l’un de ses k premiers voisins, un tenseur de conformation dit "élémentaire", puis, àpartir des ces tenseurs élémentaires, un tenseur de conformation moyenne des liaisons de cet atome avectous ses premiers voisins, C. Dans le cas où les variations de conformation par rapport à un état initialpeuvent être considérées comme "petites", il est aussi possible, par une argumentation désormais classiqueen thermodynamique des milieux continus, de construire un modèle d’élasticité linéaire ne faisant intervenirque C, lequel présente d’évidentes analogies avec la loi de Hooke. Outre qu’elle ne fait interveniraucune notion ni grandeur non locale, cette nouvelle approche du problème de l’élasticité des structurescristallines a pour premier mérite que le sens physique des valeurs et vecteurs propres de C reste pertinentquand le milieu réel, discret, est modélisé par un milieu continu, dont on exige seulement que son énergiede conformation soit égale à celle du milieu réel (hypothèse d’équivalence en énergie). Son second méritedécoule de la description tensorielle de la conformation : le théorème des fonctions isotropes permet eneffet d’affirmer que l’énergie de conformation d’un atome donné et de ses k premiers voisins ne dépendpas seulement de la norme des k tenseurs de conformation élémentaire (c’est-à-dire de k distances interatomiques,lesquelles sont le seul argument du potentiel de Lennard-Jones) mais également de leurs invariantscroisés, c’est-à-dire de l’orientation relative de deux liaisons interatomiques données, autrement dit encore,de l’angle qu’elles forment. Pour les cristaux à structure hexagonale compacte, une proposition est faitedans l'article quant à la façon dont l’énergie discrète dépend de ces invariants croisés. Sa pertinence y estaussi testée, uniquement à partir de calculs littéraux, tout d’abord dans le cas d’un ensemble de k tenseursde conformation élémentaire correspondant à un état de conformation moyenne sphérique, ensuite danscelui d’un ensemble de k tenseurs de conformation élémentaire correspondant à un état de conformationmoyenne déviatorique.

This PhD. thesis focuses on the optimization of fixed image and video compression techniques for the characterization of materials in mechanical science applications, and it constitutes a part of MEgABIt (MEchAnic Big Images Technology) research project supported by the Polytechnic University Hauts-de-France (UPHF). The scientific objective of the MEgABIt project is to investigate the ability to compress large volumes of data flows from mechanical instrumentation of deformations with large volumes both in the spatial and frequency domain. We propose to design original processing algorithms for data processing in the compressed domain in order to make possible at the computational level the evaluation of the mechanical parameters, while preserving the maximum of information provided by the acquisitions systems (high-speed imaging, tomography 3D). In order to be relevant image compression should allow the optimal computation of morpho-mechanical parameters without causing the loss of the essential characteristics of the contents of the mechanical surface images, which could lead to wrong analysis or classification. In this thesis, we use the state-of-the-art HEVC standard prior to image analysis, classification or storage processing in order to make the evaluation of the mechanical parameters possible at the computational level. We first quantify the impact of compression of video sequences from a high-speed camera. The experimental results obtained show that compression ratios up to 100: 1 could be applied without significant degradation of the mechanical surface response of the material measured by the VIC-2D analysis tool. Then, we develop an original classification method in the compressed domain of a surface topography database. The topographical image descriptor is obtained from the prediction modes calculated by intra-image prediction applied during the lossless HEVC compression of the images. The Support vector machine (SVM) is also introduced for strengthening the performance of the proposed system. Experimental results show that the compressed-domain topographies classifier is robust for classifying the six different mechanical topographies either based on single or multi-scale analyzing methodologies. The achieved lossless compression ratios up to 6:1 depend on image complexity. We evaluate the effects of surface filtering types (high-pass, low-pass, and band-pass filter) and the scale of analysis on the efficiency of the proposed compressed-domain classifier. We verify that the high analysis scale of high-frequency components of the surface profile is more appropriate for classifying our surface topographies with accuracy of 96 %.; Cette thèse porte sur l’optimisation des techniques de compression d'images fixes et de vidéos en vue de la caractérisation des matériaux pour des applications dans le domaine de la mécanique, et s’inscrit dans le cadre du projet de recherche MEgABIt (MEchAnic Big Images Technology) soutenu par l’Université Polytechnique Hauts-de-France. L’objectif scientifique du projet MEgABIt est d’investiguer dans l’aptitude à compresser de gros volumes de flux de données issues d’instrumentation mécanique de déformations à grands volumes tant spatiaux que fréquentiels. Nous proposons de concevoir des algorithmes originaux de traitement dans l’espace compressé afin de rendre possible au niveau calculatoire l’évaluation des paramètres mécaniques, tout en préservant le maximum d’informations fournis par les systèmes d’acquisitions (imagerie à grande vitesse, tomographie 3D). La compression pertinente de la mesure de déformation des matériaux en haute définition et en grande dynamique doit permettre le calcul optimal de paramètres morpho-mécaniques sans entraîner la perte des caractéristiques essentielles du contenu des images de surface mécaniques, ce qui pourrait conduire à une analyse ou une classification erronée. Dans cette thèse, nous utilisons le standard HEVC (High Efficiency Video Coding) à la pointe des technologies de compression actuelles avant l'analyse, la classification ou le traitement permettant l'évaluation des paramètres mécaniques. Nous avons tout d’abord quantifié l’impact de la compression des séquences vidéos issues d’une caméra ultra-rapide. Les résultats expérimentaux obtenus ont montré que des taux de compression allant jusque 100 :1 pouvaient être appliqués sans dégradation significative de la réponse mécanique de surface du matériau mesurée par l’outil d’analyse VIC-2D. Finalement, nous avons développé une méthode de classification originale dans le domaine compressé d’une base d’images de topographie de surface. Le descripteur d'image topographique est obtenu à partir des modes de prédiction calculés par la prédiction intra-image appliquée lors de la compression sans pertes HEVC des images. La machine à vecteurs de support (SVM) a également été introduite pour renforcer les performances du système proposé. Les résultats expérimentaux montrent que le classificateur dans le domaine compressé est robuste pour la classification de nos six catégories de topographies mécaniques différentes basées sur des méthodologies d'analyse simples ou multi-échelles, pour des taux de compression sans perte obtenus allant jusque 6: 1 en fonction de la complexité de l'image. Nous avons également évalué les effets des types de filtrage de surface (filtres passe-haut, passe-bas et passe-bande) et de l'échelle d'analyse sur l'efficacité du classifieur proposé. La grande échelle des composantes haute fréquence du profil de surface est la mieux appropriée pour classer notre base d’images topographiques avec une précision atteignant 96%.

This PhD. thesis focuses on the optimization of fixed image and video compression techniques for the characterization of materials in mechanical science applications, and it constitutes a part of MEgABIt (MEchAnic Big Images Technology) research project supported by the Polytechnic University Hauts-de-France (UPHF). The scientific objective of the MEgABIt project is to investigate the ability to compress large volumes of data flows from mechanical instrumentation of deformations with large volumes both in the spatial and frequency domain. We propose to design original processing algorithms for data processing in the compressed domain in order to make possible at the computational level the evaluation of the mechanical parameters, while preserving the maximum of information provided by the acquisitions systems (high-speed imaging, tomography 3D). In order to be relevant image compression should allow the optimal computation of morpho-mechanical parameters without causing the loss of the essential characteristics of the contents of the mechanical surface images, which could lead to wrong analysis or classification. In this thesis, we use the state-of-the-art HEVC standard prior to image analysis, classification or storage processing in order to make the evaluation of the mechanical parameters possible at the computational level. We first quantify the impact of compression of video sequences from a high-speed camera. The experimental results obtained show that compression ratios up to 100: 1 could be applied without significant degradation of the mechanical surface response of the material measured by the VIC-2D analysis tool. Then, we develop an original classification method in the compressed domain of a surface topography database. The topographical image descriptor is obtained from the prediction modes calculated by intra-image prediction applied during the lossless HEVC compression of the images. The Support vector machine (SVM) is also introduced for strengthening the performance of the proposed system. Experimental results show that the compressed-domain topographies classifier is robust for classifying the six different mechanical topographies either based on single or multi-scale analyzing methodologies. The achieved lossless compression ratios up to 6:1 depend on image complexity. We evaluate the effects of surface filtering types (high-pass, low-pass, and band-pass filter) and the scale of analysis on the efficiency of the proposed compressed-domain classifier. We verify that the high analysis scale of high-frequency components of the surface profile is more appropriate for classifying our surface topographies with accuracy of 96 %.; Cette thèse porte sur l’optimisation des techniques de compression d'images fixes et de vidéos en vue de la caractérisation des matériaux pour des applications dans le domaine de la mécanique, et s’inscrit dans le cadre du projet de recherche MEgABIt (MEchAnic Big Images Technology) soutenu par l’Université Polytechnique Hauts-de-France. L’objectif scientifique du projet MEgABIt est d’investiguer dans l’aptitude à compresser de gros volumes de flux de données issues d’instrumentation mécanique de déformations à grands volumes tant spatiaux que fréquentiels. Nous proposons de concevoir des algorithmes originaux de traitement dans l’espace compressé afin de rendre possible au niveau calculatoire l’évaluation des paramètres mécaniques, tout en préservant le maximum d’informations fournis par les systèmes d’acquisitions (imagerie à grande vitesse, tomographie 3D). La compression pertinente de la mesure de déformation des matériaux en haute définition et en grande dynamique doit permettre le calcul optimal de paramètres morpho-mécaniques sans entraîner la perte des caractéristiques essentielles du contenu des images de surface mécaniques, ce qui pourrait conduire à une analyse ou une classification erronée. Dans cette thèse, nous utilisons le standard HEVC (High Efficiency Video Coding) à la pointe des technologies de compression actuelles avant l'analyse, la classification ou le traitement permettant l'évaluation des paramètres mécaniques. Nous avons tout d’abord quantifié l’impact de la compression des séquences vidéos issues d’une caméra ultra-rapide. Les résultats expérimentaux obtenus ont montré que des taux de compression allant jusque 100 :1 pouvaient être appliqués sans dégradation significative de la réponse mécanique de surface du matériau mesurée par l’outil d’analyse VIC-2D. Finalement, nous avons développé une méthode de classification originale dans le domaine compressé d’une base d’images de topographie de surface. Le descripteur d'image topographique est obtenu à partir des modes de prédiction calculés par la prédiction intra-image appliquée lors de la compression sans pertes HEVC des images. La machine à vecteurs de support (SVM) a également été introduite pour renforcer les performances du système proposé. Les résultats expérimentaux montrent que le classificateur dans le domaine compressé est robuste pour la classification de nos six catégories de topographies mécaniques différentes basées sur des méthodologies d'analyse simples ou multi-échelles, pour des taux de compression sans perte obtenus allant jusque 6: 1 en fonction de la complexité de l'image. Nous avons également évalué les effets des types de filtrage de surface (filtres passe-haut, passe-bas et passe-bande) et de l'échelle d'analyse sur l'efficacité du classifieur proposé. La grande échelle des composantes haute fréquence du profil de surface est la mieux appropriée pour classer notre base d’images topographiques avec une précision atteignant 96%.

This PhD. thesis focuses on the optimization of fixed image and video compression techniques for the characterization of materials in mechanical science applications, and it constitutes a part of MEgABIt (MEchAnic Big Images Technology) research project supported by the Polytechnic University Hauts-de-France (UPHF). The scientific objective of the MEgABIt project is to investigate the ability to compress large volumes of data flows from mechanical instrumentation of deformations with large volumes both in the spatial and frequency domain. We propose to design original processing algorithms for data processing in the compressed domain in order to make possible at the computational level the evaluation of the mechanical parameters, while preserving the maximum of information provided by the acquisitions systems (high-speed imaging, tomography 3D). In order to be relevant image compression should allow the optimal computation of morpho-mechanical parameters without causing the loss of the essential characteristics of the contents of the mechanical surface images, which could lead to wrong analysis or classification. In this thesis, we use the state-of-the-art HEVC standard prior to image analysis, classification or storage processing in order to make the evaluation of the mechanical parameters possible at the computational level. We first quantify the impact of compression of video sequences from a high-speed camera. The experimental results obtained show that compression ratios up to 100: 1 could be applied without significant degradation of the mechanical surface response of the material measured by the VIC-2D analysis tool. Then, we develop an original classification method in the compressed domain of a surface topography database. The topographical image descriptor is obtained from the prediction modes calculated by intra-image prediction applied during the lossless HEVC compression of the images. The Support vector machine (SVM) is also introduced for strengthening the performance of the proposed system. Experimental results show that the compressed-domain topographies classifier is robust for classifying the six different mechanical topographies either based on single or multi-scale analyzing methodologies. The achieved lossless compression ratios up to 6:1 depend on image complexity. We evaluate the effects of surface filtering types (high-pass, low-pass, and band-pass filter) and the scale of analysis on the efficiency of the proposed compressed-domain classifier. We verify that the high analysis scale of high-frequency components of the surface profile is more appropriate for classifying our surface topographies with accuracy of 96 %.; Cette thèse porte sur l’optimisation des techniques de compression d'images fixes et de vidéos en vue de la caractérisation des matériaux pour des applications dans le domaine de la mécanique, et s’inscrit dans le cadre du projet de recherche MEgABIt (MEchAnic Big Images Technology) soutenu par l’Université Polytechnique Hauts-de-France. L’objectif scientifique du projet MEgABIt est d’investiguer dans l’aptitude à compresser de gros volumes de flux de données issues d’instrumentation mécanique de déformations à grands volumes tant spatiaux que fréquentiels. Nous proposons de concevoir des algorithmes originaux de traitement dans l’espace compressé afin de rendre possible au niveau calculatoire l’évaluation des paramètres mécaniques, tout en préservant le maximum d’informations fournis par les systèmes d’acquisitions (imagerie à grande vitesse, tomographie 3D). La compression pertinente de la mesure de déformation des matériaux en haute définition et en grande dynamique doit permettre le calcul optimal de paramètres morpho-mécaniques sans entraîner la perte des caractéristiques essentielles du contenu des images de surface mécaniques, ce qui pourrait conduire à une analyse ou une classification erronée. Dans cette thèse, nous utilisons le standard HEVC (High Efficiency Video Coding) à la pointe des technologies de compression actuelles avant l'analyse, la classification ou le traitement permettant l'évaluation des paramètres mécaniques. Nous avons tout d’abord quantifié l’impact de la compression des séquences vidéos issues d’une caméra ultra-rapide. Les résultats expérimentaux obtenus ont montré que des taux de compression allant jusque 100 :1 pouvaient être appliqués sans dégradation significative de la réponse mécanique de surface du matériau mesurée par l’outil d’analyse VIC-2D. Finalement, nous avons développé une méthode de classification originale dans le domaine compressé d’une base d’images de topographie de surface. Le descripteur d'image topographique est obtenu à partir des modes de prédiction calculés par la prédiction intra-image appliquée lors de la compression sans pertes HEVC des images. La machine à vecteurs de support (SVM) a également été introduite pour renforcer les performances du système proposé. Les résultats expérimentaux montrent que le classificateur dans le domaine compressé est robuste pour la classification de nos six catégories de topographies mécaniques différentes basées sur des méthodologies d'analyse simples ou multi-échelles, pour des taux de compression sans perte obtenus allant jusque 6: 1 en fonction de la complexité de l'image. Nous avons également évalué les effets des types de filtrage de surface (filtres passe-haut, passe-bas et passe-bande) et de l'échelle d'analyse sur l'efficacité du classifieur proposé. La grande échelle des composantes haute fréquence du profil de surface est la mieux appropriée pour classer notre base d’images topographiques avec une précision atteignant 96%.

International audience; A new grade of bio-based polyamide (PA)—PA meta-xylylene diamine 10 (PA mXD 10)—was investigated. Its first interest is that it permits mild processing conditions at about 200°C. The calorimetric study shows the existence of two cold crystallizations indicative of slow crystallization rate. The glass transition stabilizes at 55°C. By combining calorimetry with dynamic mechanical analysis and dynamic dielectric spectroscopy, we found a perfect consistency between the set of data giving the molecular mobility. The localized relaxations follow Arrhenius equations while the viscoelastic transition follows a Vogel–Fulcher–Tammann law. The compilation of all the relaxation times determined by means of the different analyses highlights a good correlation. This result is perfectly explained by the polarity of the macromolecular chain. The dynamic mechanical behavior showed a storage modulus higher than for the corresponding aliphatic PA and nearly constant until room temperature.

21st century stands out as a new numeric area, particularly due to the development of Internet of Things. The exceptional growth of produced, transmitted and stored data all around the world led to new emerging technologies such as silicon photonics. However, silicon has intrinsic limitations for photonic applications including indirect bandgap and centrosymmetry of its lattice.In parallel, functional oxides family exhibits an impressive panel of properties such as ferroelectricity or piezoelectricity. The epitaxial growth is the main limitation for their integration in silicon photonics. Indeed, the lattice mismatch between most of the oxides and silicon induces high defects density which strongly degrades their properties. Nevertheless, one of these oxides, Yttria-Stabilized Zirconia (YSZ), can be used for the lattice transition. The objectives of the PhD work was then to study the YSZ growth mechanisms and to determine its properties in integrated optics.First, the epitaxial growth of YSZ, using Pulsed-Laser Deposition (PLD), as well as the fabrication and characterization of photonics structures have been developed on sapphire substrate. We reported the role of substrate annealing before deposition, on the orientation and quality of YSZ thin film. The optimization of the epitaxial growth, and the development of a fabrication process, allowed the demonstration of YSZ-based waveguides with propagation losses as low as 2 dB/cm. We also characterized more complex passives structures, in particular ring resonators, micro-disks and Bragg filters. Furthermore, third-order optical nonlinear properties in YSZ waveguides were experimentally determined for the first time. The n2 value, obtained experimentally, is in agreement with theoretical calculation and is in the same order of magnitude than the value reported for silicon nitride SiN, a well-known nonlinear material.Due to lattice mismatch and thermal expansion coefficient difference, the growth of YSZ is expected to induce large strain in silicon, breaking its crystal centrosymmetry. Recent experimental and theoretical studies have demonstrated the possibility to exploit second-order optical nonlinear effects in strained silicon, usually vanishing in this material. To probe the strain distribution, seen by an optical mode propagating in a silicon waveguide, we developed an innovative Raman-based experimental technique for integrated optics. Even if typical phonons behaviors have been revealed, theoretical modeling of experimental data did not lead to strain values comparable to the simulation predictions and complementary studies are required.Finally, three approaches have been tested for the integration of YSZ in silicon photonics. The first and second one include the growth of YSZ on silicon waveguides, buried or not in a silica layer. The third one involves the fabrication of waveguides in a YSZ thin film, deposited on a flat silicon substrate. No strains in the silicon have been observed, justified by the silica interfacial layer between YSZ and silicon. Propagation losses of hybrid YSZ/Si waveguides, initially more than 250 dB/cm, have been reduced to 7.5 dB/cm thanks to YSZ growth optimization and an adapted waveguides geometry.; Le 21ème siècle est marqué par une nouvelle ère du numérique, notamment due au développement d’objets connectés toujours plus nombreux et variés. L’incroyable croissance, du flux de données produites, échangées et stockées au niveau mondial, a permis l’émergence de nouvelles technologies comme la photonique silicium. Cette dernière est cependant limitée par les propriétés intrinsèques du silicium, comme son gap indirect et sa structure cristalline centro-symétrique.En parallèle, la famille des oxydes fonctionnels présente une incroyable diversité de propriétés, comme la ferroélectricité ou la piézoélectricité. Leur intégration en photonique est principalement limitée par l’épitaxie sur silicium. En effet, la différence de paramètre de maille entre la plupart des oxydes et le silicium engendre une grande quantité de défauts et donc une forte dégradation de leurs propriétés. L’oxyde de zirconium stabilisé à l’yttrium (YSZ), qui présente un paramètre de maille intermédiaire, assure la transition entre les réseaux cristallins. Ce travail de thèse s’articule ainsi autour de la croissance d’YSZ et la caractérisation de ses propriétés en optique intégrée.Dans un premier temps, nous avons étudié la croissance d’YSZ par ablation laser pulsé (PLD), ainsi que la fabrication et caractérisation de structures photoniques sur substrat de saphir. Nous avons mis en évidence le rôle du recuit du substrat avant dépôt, sur l’orientation et la qualité du film. L’optimisation du dépôt et le développement d’un procédé de fabrication, a permis la démonstration de guides d’onde à faibles pertes, d’environs 2 dB/cm, et de composants passifs plus complexes comme des structures résonantes en anneau, micro-disques et filtres de Bragg. Nous avons également caractérisé les propriétés optiques non-linéaires du troisième ordre de l’YSZ dont les résultats expérimentaux ont été confirmés par des calculs théoriques. La valeur de l’indice de réfraction non-linéaire n2, de l’YSZ, est comparable à celle du nitrure de silicium (SiN), déjà utilisé comme matériau non-linéaire.En raison de la différence de paramètre de maille et du coefficient d’expansion thermique, l’intégration d’YSZ est susceptible d’induire de larges contraintes dans le silicium, et de briser sa centro-symétrie. De récentes études, expérimentales et théoriques, ont démontré que les contraintes permettent d’exploiter des propriétés optiques non-linéaires d’ordre deux dans le silicium, normalement inexistantes dans ce matériau. Pour caractériser la distribution des contraintes, vues par un mode optique se propageant dans un guide d’onde silicium, nous avons mis en place une nouvelle technique expérimentale basée sur l’effet Raman en optique intégrée. Des signatures d’évolutions de phonons très intéressantes ont été mesurées. Cependant, les modèles théoriques n’ont pas permis de calculer des valeurs de contraintes comparables à celles prévues par les simulations et des études complémentaires sont nécessaires.Finalement l’intégration d’YSZ en photonique silicium a été étudiée selon trois approches. La première et la deuxième consistent au dépôt d’YSZ sur des guides d’onde silicium, encapsulés ou non par une couche de silice. La troisième comprend la fabrication de guides d’onde dans une couche d’YSZ, déposée sur un substrat de silicium non structuré. Nous avons mis en évidence l’absence de contrainte dans chacune des configurations, justifiée par la présence de silice à l’interface entre l’YSZ et le silicium. Les pertes de propagation dans de tels guides hybrides YSZ/Si, initialement supérieures à 250 dB/cm ont été réduites à 7,5 dB/cm par l’optimisation de la croissance et de la géométrie des guides.

21st century stands out as a new numeric area, particularly due to the development of Internet of Things. The exceptional growth of produced, transmitted and stored data all around the world led to new emerging technologies such as silicon photonics. However, silicon has intrinsic limitations for photonic applications including indirect bandgap and centrosymmetry of its lattice.In parallel, functional oxides family exhibits an impressive panel of properties such as ferroelectricity or piezoelectricity. The epitaxial growth is the main limitation for their integration in silicon photonics. Indeed, the lattice mismatch between most of the oxides and silicon induces high defects density which strongly degrades their properties. Nevertheless, one of these oxides, Yttria-Stabilized Zirconia (YSZ), can be used for the lattice transition. The objectives of the PhD work was then to study the YSZ growth mechanisms and to determine its properties in integrated optics.First, the epitaxial growth of YSZ, using Pulsed-Laser Deposition (PLD), as well as the fabrication and characterization of photonics structures have been developed on sapphire substrate. We reported the role of substrate annealing before deposition, on the orientation and quality of YSZ thin film. The optimization of the epitaxial growth, and the development of a fabrication process, allowed the demonstration of YSZ-based waveguides with propagation losses as low as 2 dB/cm. We also characterized more complex passives structures, in particular ring resonators, micro-disks and Bragg filters. Furthermore, third-order optical nonlinear properties in YSZ waveguides were experimentally determined for the first time. The n2 value, obtained experimentally, is in agreement with theoretical calculation and is in the same order of magnitude than the value reported for silicon nitride SiN, a well-known nonlinear material.Due to lattice mismatch and thermal expansion coefficient difference, the growth of YSZ is expected to induce large strain in silicon, breaking its crystal centrosymmetry. Recent experimental and theoretical studies have demonstrated the possibility to exploit second-order optical nonlinear effects in strained silicon, usually vanishing in this material. To probe the strain distribution, seen by an optical mode propagating in a silicon waveguide, we developed an innovative Raman-based experimental technique for integrated optics. Even if typical phonons behaviors have been revealed, theoretical modeling of experimental data did not lead to strain values comparable to the simulation predictions and complementary studies are required.Finally, three approaches have been tested for the integration of YSZ in silicon photonics. The first and second one include the growth of YSZ on silicon waveguides, buried or not in a silica layer. The third one involves the fabrication of waveguides in a YSZ thin film, deposited on a flat silicon substrate. No strains in the silicon have been observed, justified by the silica interfacial layer between YSZ and silicon. Propagation losses of hybrid YSZ/Si waveguides, initially more than 250 dB/cm, have been reduced to 7.5 dB/cm thanks to YSZ growth optimization and an adapted waveguides geometry.; Le 21ème siècle est marqué par une nouvelle ère du numérique, notamment due au développement d’objets connectés toujours plus nombreux et variés. L’incroyable croissance, du flux de données produites, échangées et stockées au niveau mondial, a permis l’émergence de nouvelles technologies comme la photonique silicium. Cette dernière est cependant limitée par les propriétés intrinsèques du silicium, comme son gap indirect et sa structure cristalline centro-symétrique.En parallèle, la famille des oxydes fonctionnels présente une incroyable diversité de propriétés, comme la ferroélectricité ou la piézoélectricité. Leur intégration en photonique est principalement limitée par l’épitaxie sur silicium. En effet, la différence de paramètre de maille entre la plupart des oxydes et le silicium engendre une grande quantité de défauts et donc une forte dégradation de leurs propriétés. L’oxyde de zirconium stabilisé à l’yttrium (YSZ), qui présente un paramètre de maille intermédiaire, assure la transition entre les réseaux cristallins. Ce travail de thèse s’articule ainsi autour de la croissance d’YSZ et la caractérisation de ses propriétés en optique intégrée.Dans un premier temps, nous avons étudié la croissance d’YSZ par ablation laser pulsé (PLD), ainsi que la fabrication et caractérisation de structures photoniques sur substrat de saphir. Nous avons mis en évidence le rôle du recuit du substrat avant dépôt, sur l’orientation et la qualité du film. L’optimisation du dépôt et le développement d’un procédé de fabrication, a permis la démonstration de guides d’onde à faibles pertes, d’environs 2 dB/cm, et de composants passifs plus complexes comme des structures résonantes en anneau, micro-disques et filtres de Bragg. Nous avons également caractérisé les propriétés optiques non-linéaires du troisième ordre de l’YSZ dont les résultats expérimentaux ont été confirmés par des calculs théoriques. La valeur de l’indice de réfraction non-linéaire n2, de l’YSZ, est comparable à celle du nitrure de silicium (SiN), déjà utilisé comme matériau non-linéaire.En raison de la différence de paramètre de maille et du coefficient d’expansion thermique, l’intégration d’YSZ est susceptible d’induire de larges contraintes dans le silicium, et de briser sa centro-symétrie. De récentes études, expérimentales et théoriques, ont démontré que les contraintes permettent d’exploiter des propriétés optiques non-linéaires d’ordre deux dans le silicium, normalement inexistantes dans ce matériau. Pour caractériser la distribution des contraintes, vues par un mode optique se propageant dans un guide d’onde silicium, nous avons mis en place une nouvelle technique expérimentale basée sur l’effet Raman en optique intégrée. Des signatures d’évolutions de phonons très intéressantes ont été mesurées. Cependant, les modèles théoriques n’ont pas permis de calculer des valeurs de contraintes comparables à celles prévues par les simulations et des études complémentaires sont nécessaires.Finalement l’intégration d’YSZ en photonique silicium a été étudiée selon trois approches. La première et la deuxième consistent au dépôt d’YSZ sur des guides d’onde silicium, encapsulés ou non par une couche de silice. La troisième comprend la fabrication de guides d’onde dans une couche d’YSZ, déposée sur un substrat de silicium non structuré. Nous avons mis en évidence l’absence de contrainte dans chacune des configurations, justifiée par la présence de silice à l’interface entre l’YSZ et le silicium. Les pertes de propagation dans de tels guides hybrides YSZ/Si, initialement supérieures à 250 dB/cm ont été réduites à 7,5 dB/cm par l’optimisation de la croissance et de la géométrie des guides.

International audience; Nickel-based superalloys are sensitive to an oxidation-assisted intergranular crack (OAIC) growth mechanism. Crack initiation during slow strain rate tensile tests is investigated at 600 and 650 °C, at different strain rates, with or without oxidation on a direct-aged material. A V-shaped sample geometry is used to promote damage initiation for a specific stress triaxiality. The critical mechanical loading paths inducing intergranular crack initiation as well as the effect of oxidation are discussed.

International audience; Black coatings are deposited at low temperature in order to enable the functionalization of thermosensitive substrates, such as epoxy-based carbon fiber reinforced polymers (CFRP). The direct liquid injection metalor-ganic chemical vapor deposition of Co oxide films is performed with the dicobalt octacarbonyl precursor, Co 2 (CO) 8 , in the temperature range 50°C-160°C, on Si substrates, first. Films morphology can be described by a dense sublayer on which the typical "cauliflower" microstructure grows, with a large amount of voids and open porosity. We obtain nanocrystalline CoO in the deposition temperature range 50°C-125°C, and nanocrystalline (CoO + Co 3 O 4) above 125°C. The bulk composition of the films is Co(45)O(45)C(10). Over the deposition temperatures tested, films processed at 125°C repetitively show the lowest reflectivity in the visible range. An important role in the optical reflectivity is attributed to the carbon content, although it is not possible to dec-orrelate microstructural changes from the carbon elimination in calcination experiments. Finally, we reproduce the above-mentioned results with success on CFRP substrates, and demonstrate the applicability of the process on thermosensitive composite parts with results comparable to the state-of-the-art in the visible range.

International audience; Filling of carbon nanotubes has been tailored over years to modify the exceptional properties of the 1-dimensional conductor for magnetic property based applications. Hence, such a system exploits the spin and charge property of the electron, analogous to a quantum conductor coupled to magnetic impurities, which poses an interesting scenario for the study of Kondo physics and related phenomena. We report on the electronic transport properties of MWNTs filled with GdCl3 nanomagnets, which clearly show the co-existence of Kondo correlation and cotunelling within the superparamagnetic limit. The Fermi liquid description of the Kondo effect and the interpolation scheme are fitted to the resistance-temperature dependence yielding the onset of the Kondo scattering temperature and a Kondo temperature for this nanocomposite, respectively. Cotunneling of conduction electrons interfering with a Kondo type interaction has been verified from the exponential decay of the intensity of the fano shaped nonzero bias anomalous conductance peaks, which also show strong resonant features observed only in GdCl3 filled MWNT devices. Hence, these features are explained in terms of magnetic coherence and spin-flip effects along with the competition between the Kondo effect and co-tunneling. This study raises a new possibility of tailoring magnetic interactions for spintronic applications in carbon nanotube systems.

We report on the enhancement of magnetic properties of multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) functionalized with a gadolinium based supramolecular complex. By employing a newly developed synthesis technique we find that the functionalization method of the nanocomposite enhances the strength of magnetic interaction leading to a large effective moment of 15.79 µB and non-superparamagnetic behaviour unlike what has been previously reported. Saturating resistance at low temperatures is fitted with the numerical renormalization group formula verifying the Kondo effect for magnetic impurities on a metallic electron system. Magnetoresistance shows devices fabricated from aligned gadolinium functionalized MWNTs (Gd-Fctn-MWNTs) exhibit spin-valve switching behaviour of up to 8%. This study highlights the possibility of enhancing magnetic interactions in carbon systems through chemical modification, moreover we demonstrate the rich physics that might be useful for developing spin based quantum computing elements based on one-dimensional (1D) channels.

International audience; Growth of graphite during solidification and high-temperature solid-state transformation has been investigated in samples cut out from a thin-wall casting which solidified partly in the stable (iron–graphite) and partly in the metastable (iron–cementite) systems. Transmission electron microscopy has been used to characterize graphite nodules in as-cast state and in samples having been fully graphitized at various temperatures in the austenite field. Nodules in the as-cast material show a twofold structure characterized by an inner zone where graphite is disoriented and an outer zone where it is well crystallized. In heat-treated samples, graphite nodules consist of well-crystallized sectors radiating from the nucleus. These observations suggest that the disoriented zone appears because of mechanical deformation when the liquid contracts during its solidification in the metastable system. During heat-treatment, the graphite in this zone recrystallizes. In turn, it can be concluded that nodular graphite growth mechanism is the same during solidification and solid-state transformation

International audience; Carbon nanotube/aluminum (CNT/Al) composites are prepared by a combination of flake powder metallurgy and hot-isostatic-pressing. The specimens are investigated by several techniques including Raman spectroscopy, optical microscopy, scanning- and transmission electron microscopy. The composites show a layered-microstructure with a stacking of CNT/Al flakes with a CNT-rich layer between two flakes. The individual Al grains forming the flakes are about 500 nm in size. The CNTs are well dispersed within a flake and they bridge the micro-cracks. The results reveal that the coefficient of thermal expansion (CTE) decreases markedly upon the increase in carbon content, reaching 15.4 x 10-6 K-1 for the specimen with a carbon content of 2.0 wt% (2.9 vol%), i.e. a 30% decrease compared to the CTE of pure Al. This could arise from the layered-microstructure resulting from the utilization of Al flakes as opposed to rounded particles.

The increasing demand for multifunctional materials has become a recurrent challenge for a wide panel of application fields such as microelectronics and structural applications. Within the frame of this project, a multifunctional characterisation set-up has been developed at SIMaP lab, mainly based on the electrical / mechanical coupling. The heart of this device is an in situ FEG-SEM (Field Emission Gun Scanning Electron Microscope) nanoindenter coupled with an electrical measurement apparatus. This work has threefold objectives: (1) The investigation of mechanical behavior of small scale systems, (2) The input of electrical data to the quantitative analysis of mechanical behavior during indentation, in particular to obtain a better estimation of the contact area (3) The local study of electronic properties of thin film stacks. SEM integration of the device has been validated and indent positioning with a precision better than 100 nm is successfully obtained. This performance allows the studies of mechanical properties at submicrometric length scale, with a high throughput allowing statistical measurements. Various bulk composite materials have been characterized as well as submicrometric gold islands on sapphire. In the latter case, despite the stochastic nature of their mechanical behavior, a deterministic law has been extracted. 3D-BCDI (Bragg Coherent Diffraction Imaging) experiments have been performed on a few islands at synchrotron facility to investigate the crystal state before and after mechanical loading. These experiments reveal initial dislocation nucleation prior to large deformation bursts. In parallel to this study, electrical measurements have been performed during indentation on various cases. Resistive-nanoindentations have been performed on noble metals (Au) and natively oxidized metals (Cu, Al), either as bulk single crystals or as polycrystalline thin films. Qualitative results emphasize the importance of the oxide layer on the electrical response. In the presence of an oxide layer, strong electrochemical reactions seem to occur at the tip-to-sample interface. When no oxide is involved, the measured resistance can be fully described by an analytical model and the computed electrical contact area is successfully validated with residual areas measurements. Finally, capacitive measurements have been performed on MOS structures with various oxide thicknesses. Experimental results have been well described by analytical modelling, which paves the way for quantitative local dielectric permittivity measurements under mechanical loading., L’essor de la demande actuelle pour des matériaux architecturés, en microélectronique par exemple, ou pour des matériaux de structure, nécessite le développement d’outils de caractérisation toujours plus performants. Dans cette optique, un instrument de caractérisation multifonctionnel basé sur un couplage mécanique / électrique, a été développé au laboratoire SIMaP. Le cœur de ce dispositif est un nanoindenteur in situ FEG-SEM (Field Emission Gun Scanning Electron Microscope) couplé à des mesures électriques. Ce travail est porté par trois principales motivations: (1) L’étude du comportement mécanique d’objets petites échelles, (2) L’apport des données électriques à l’analyse quantitative du comportement mécanique pendant l’indentation, en particulier pour obtenir une meilleur estimation de l’aire de contact, (3) L’étude locale des propriétés électroniques d’empilements de films minces. L’intégration in situ SEM a été validée et permet un positionnement des indents avec une précision meilleure que 100 nm, autorisant ainsi l’étude des propriétés mécaniques à l’échelle submicrométrique. La rapidité des essais permet également des mesures statistiques. Des caractérisations mécaniques ont été menées aussi bien sur des échantillons composites massifs que sur des ilots d’or submicrométriques. Pour ce dernier cas, malgré la nature stochastique de leur comportement mécanique, une loi déterministe a pu être extraite des données mécaniques. Des mesures 3D-BCDI (Bragg Coherent Diffraction Imaging) au synchrotron ont été réalisées sur certains ilots avant et après chargement mécanique, révélant une germination de dislocations avant l’avalanche de grandes déformations plastiques. En parallèle de cette étude, des mesures électriques ont été réalisées pendant l’indentation de divers échantillons. Des mesures de nanoindentation résistive ont ainsi été effectuées sur des métaux nobles (Au) ou recouverts de leur oxyde natif (Cu, Al), soit à l’état de monocristal massif ou de film polycristallin. Les résultats quantitatifs soulignent l’importance de la présence d’une couche d’oxyde sur la réponse électrique. En présence d’un oxyde, l’interface pointe / échantillon semble être le lieu d’importantes réactions électrochimiques. En l’absence d’oxyde, la résistance mesurée peut être entièrement décrite par un modèle analytique. Dans ce cas, l’aire de contact électrique peut être prédite à partir des mesures de résistance. Enfin, des mesures capacitives ont été réalisées sur des structures MOS avec différentes épaisseurs d’oxyde. Les résultats expérimentaux sont parfaitement décrits par un modèle analytique, ce qui ouvre la voie à des mesures locales de permittivité diélectrique sous contrainte mécanique.

International audience; Cermet coatings are popular solar selective absorbers as they allow capturing most of the solar energywhile minimising radiative losses. Embedded metallic nanoparticles in dielectric matrices promotemultiple internal reflection of light and provide an overall low emissivity. VO2 in the metamaterial stateis regarded in this study as a responsive mixed phase comprising metallic rutile VO2 inclusions insemiconducting monoclinic VO2 phase mimicking cermet. The smart cermet responds to thermal stimuliby modulating the size of the metallic inclusions and thereby enabling the manipulation of theirinteraction with light. The highly reliable and reproducible response of the smart cermet corroborateswith the observed ramp reversal memory effect in VO2. We demonstrate a thermally controlled 85%emissivity switch taking advantage of the narrow hysteresis and tuning abilities of the disorderedmetamaterial.

The lack of a successful p-type semiconductor oxides delays the future implementation of transparent electronics and oxide-based photovoltaic devices. In the group semiconducting compounds, copper-based oxides present promising electrical, optical and manufacturing features that establish this family of materials suitable for p-type semiconductor applications. In this work, we focused on the growth of cation doped Cu2O and intrinsic CuCrO2 thin films, aiming for enhancements of their optical and electrical response. Furthermore, we implemented these oxide films into pn junction devices, such as solar cells and UV photodetectors.In the work on Cu2O, we achieved the incorporation of magnesium up to 17% in thin films by aerosol-assisted chemical vapor deposition, resulting in morphology changes. Electrical resistivity was reduced down to values as low as 6.6 ohm.cm, due to the increase of charge-carrier density up to 10^18 cm-3. The incorporation of magnesium had additionally an impact on the stability of the Cu2O phase. The transformation of Cu2O into CuO under oxidizing conditions is significantly postponed by the presence of Mg in the films, due to the inhibition of copper split vacancies formation. The integration into pn junctions was successfully achieved using only chemical vapor deposition routes, in combination with n-type ZnO. Nevertheless, the application of Mg-doped Cu2O in solar cells present a meager photovoltaic performance, far from the state-of-the-art reports.In the work on CuCrO2, we demonstrate the first fabrication of ZnO/CuCrO2 core-shell nanowire heterostructures using low-cost, surface scalable, easily implemented chemical deposition techniques at moderate temperatures, and their integration into self-powered UV photodetectors. A conformal CuCrO2 shell with the delafossite phase and with high uniformity is formed by aerosol-assisted chemical vapor deposition over an array of vertically aligned ZnO nanowires grown by chemical bath deposition. The ZnO/CuCrO2 core-shell nanowire heterostructures present a significant rectifying behavior, with a maximum rectification ratio of 5500 at ±1V, which is much better than similar 2D devices, as well as a high absorption above 85% in the UV region. When applied as self-powered UV photodetectors, the optimized heterojunctions exhibit a maximum responsivity of 187 µA/W under zero bias at 374 nm as well as a high selectivity with a UV-to-visible (374-550 nm) rejection ratio of 68 under an irradiance of 100 mW/cm2.; L'absence d'oxydes semi-conducteurs de type p de haute performance retarde le développement de d’électronique transparente et du photovoltaïque à base d’oxydes. Dans le groupe des composés semi-conducteurs, les oxydes à base de cuivre présentent des caractéristiques électriques, optiques et de fabrication prometteuses qui établissent cette famille de matériaux comme bien adaptés aux applications semi-conductrices de type p. Dans ce travail, nous nous concentrons sur la croissance de films minces d’une part de Cu2O dopée par des cations et d’autre part de CuCrO2, visant à améliorer leurs propriétés optiques et électriques. De plus, nous avons mis en œuvre ces films d'oxyde dans des dispositifs de jonction pn tels que des cellules solaires et des photodétecteurs UV.Dans le travail sur Cu2O, nous avons réalisé l'incorporation de magnésium jusqu'à 17% dans des films minces par dépôt chimique en phase vapeur assisté par aérosol, entraînant des changements de morphologie. La résistivité électrique a été réduite jusqu’à des valeurs de 6,6 ohm.cm, en raison de l'augmentation de la densité de porteur de-charges jusqu'à 10^18 cm-3. L'incorporation du magnésium a en outre eu un impact sur la stabilité de la phase Cu2O. En effet la transformation du Cu2O en CuO en conditions oxydantes est considérablement retardée par la présence de Mg dans les films, en raison de l'inhibition de la formation d’un type particulier de lacune de cuivre (split vacancy). L'intégration dans les jonctions pn a été réalisée avec succès en utilisant uniquement des voies de dépôt chimique en phase vapeur, en combinaison avec le ZnO de type n. Néanmoins, l'application de Cu2O dopé au Mg dans les cellules solaires présente un effet photovoltaïc très faible, loin des meilleures valeurs de l’état de l’art.Dans le travail sur CuCrO2, nous démontrons la première fabrication d'hétérostructures de nanofils en configuration cœur/coquille ZnO/CuCrO2 utilisant des techniques de dépôt chimique adaptées pour des grandes surface, à faible coût, facilement implémentées à des températures modérées et leur intégration dans des photodétecteurs UV auto-alimentés. Une coquille conforme de CuCrO2 avec la phase de delafossite et avec une uniformité élevée a été élaborée par un dépôt chimique en phase vapeur assisté par aérosol sur un réseau de nanofils ZnO alignés verticalement, obtenu par dépôt par bain chimique. Les hétérostructures ZnO/CuCrO2 coeur-coquille présentent un comportement rectificatif significatif, avec un ratio de rectification maximal de 5500 à ± 1V, ce qui est bien meilleur que les dispositifs 2D similaires rapportés dans la littérature, ainsi qu'une absorption élevée supérieure à 85% dans la région UV. Lorsqu'ils sont appliqués en tant que photodétecteurs UV auto-alimentés, les hétérojonctions optimisées présentent une réponse maximale de 187 μA / W sous une polarisation nulle à 374 nm ainsi qu'une sélectivité élevée avec un ratio de rejet entre l’UV-et le visible (374-550 nm) de 68 sous irradiance de 100 mW/cm2.

The lack of a successful p-type semiconductor oxides delays the future implementation of transparent electronics and oxide-based photovoltaic devices. In the group semiconducting compounds, copper-based oxides present promising electrical, optical and manufacturing features that establish this family of materials suitable for p-type semiconductor applications. In this work, we focused on the growth of cation doped Cu2O and intrinsic CuCrO2 thin films, aiming for enhancements of their optical and electrical response. Furthermore, we implemented these oxide films into pn junction devices, such as solar cells and UV photodetectors.In the work on Cu2O, we achieved the incorporation of magnesium up to 17% in thin films by aerosol-assisted chemical vapor deposition, resulting in morphology changes. Electrical resistivity was reduced down to values as low as 6.6 ohm.cm, due to the increase of charge-carrier density up to 10^18 cm-3. The incorporation of magnesium had additionally an impact on the stability of the Cu2O phase. The transformation of Cu2O into CuO under oxidizing conditions is significantly postponed by the presence of Mg in the films, due to the inhibition of copper split vacancies formation. The integration into pn junctions was successfully achieved using only chemical vapor deposition routes, in combination with n-type ZnO. Nevertheless, the application of Mg-doped Cu2O in solar cells present a meager photovoltaic performance, far from the state-of-the-art reports.In the work on CuCrO2, we demonstrate the first fabrication of ZnO/CuCrO2 core-shell nanowire heterostructures using low-cost, surface scalable, easily implemented chemical deposition techniques at moderate temperatures, and their integration into self-powered UV photodetectors. A conformal CuCrO2 shell with the delafossite phase and with high uniformity is formed by aerosol-assisted chemical vapor deposition over an array of vertically aligned ZnO nanowires grown by chemical bath deposition. The ZnO/CuCrO2 core-shell nanowire heterostructures present a significant rectifying behavior, with a maximum rectification ratio of 5500 at ±1V, which is much better than similar 2D devices, as well as a high absorption above 85% in the UV region. When applied as self-powered UV photodetectors, the optimized heterojunctions exhibit a maximum responsivity of 187 µA/W under zero bias at 374 nm as well as a high selectivity with a UV-to-visible (374-550 nm) rejection ratio of 68 under an irradiance of 100 mW/cm2., L'absence d'oxydes semi-conducteurs de type p de haute performance retarde le développement de d’électronique transparente et du photovoltaïque à base d’oxydes. Dans le groupe des composés semi-conducteurs, les oxydes à base de cuivre présentent des caractéristiques électriques, optiques et de fabrication prometteuses qui établissent cette famille de matériaux comme bien adaptés aux applications semi-conductrices de type p. Dans ce travail, nous nous concentrons sur la croissance de films minces d’une part de Cu2O dopée par des cations et d’autre part de CuCrO2, visant à améliorer leurs propriétés optiques et électriques. De plus, nous avons mis en œuvre ces films d'oxyde dans des dispositifs de jonction pn tels que des cellules solaires et des photodétecteurs UV.Dans le travail sur Cu2O, nous avons réalisé l'incorporation de magnésium jusqu'à 17% dans des films minces par dépôt chimique en phase vapeur assisté par aérosol, entraînant des changements de morphologie. La résistivité électrique a été réduite jusqu’à des valeurs de 6,6 ohm.cm, en raison de l'augmentation de la densité de porteur de-charges jusqu'à 10^18 cm-3. L'incorporation du magnésium a en outre eu un impact sur la stabilité de la phase Cu2O. En effet la transformation du Cu2O en CuO en conditions oxydantes est considérablement retardée par la présence de Mg dans les films, en raison de l'inhibition de la formation d’un type particulier de lacune de cuivre (split vacancy). L'intégration dans les jonctions pn a été réalisée avec succès en utilisant uniquement des voies de dépôt chimique en phase vapeur, en combinaison avec le ZnO de type n. Néanmoins, l'application de Cu2O dopé au Mg dans les cellules solaires présente un effet photovoltaïc très faible, loin des meilleures valeurs de l’état de l’art.Dans le travail sur CuCrO2, nous démontrons la première fabrication d'hétérostructures de nanofils en configuration cœur/coquille ZnO/CuCrO2 utilisant des techniques de dépôt chimique adaptées pour des grandes surface, à faible coût, facilement implémentées à des températures modérées et leur intégration dans des photodétecteurs UV auto-alimentés. Une coquille conforme de CuCrO2 avec la phase de delafossite et avec une uniformité élevée a été élaborée par un dépôt chimique en phase vapeur assisté par aérosol sur un réseau de nanofils ZnO alignés verticalement, obtenu par dépôt par bain chimique. Les hétérostructures ZnO/CuCrO2 coeur-coquille présentent un comportement rectificatif significatif, avec un ratio de rectification maximal de 5500 à ± 1V, ce qui est bien meilleur que les dispositifs 2D similaires rapportés dans la littérature, ainsi qu'une absorption élevée supérieure à 85% dans la région UV. Lorsqu'ils sont appliqués en tant que photodétecteurs UV auto-alimentés, les hétérojonctions optimisées présentent une réponse maximale de 187 μA / W sous une polarisation nulle à 374 nm ainsi qu'une sélectivité élevée avec un ratio de rejet entre l’UV-et le visible (374-550 nm) de 68 sous irradiance de 100 mW/cm2.