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Nowadays in medicine and biotechnology a wide range of applications involves magnetic micro/nano-object manipulation including remote control of magnetic beads, trapping of drug vectors, magnetic separation of labelled cells and so on. Handling and positioning magnetic particles and elements functionalized with these particles has greatly benefited from advances in microfabrication. Indeed reduction in size of the magnet while maintaining its field strength increases the field gradient. In this context, arrays made of permanent micromagnets are good candidates for magnetic handling devices. They are autonomous, suitable for integration into complex systems and their magnetic action is restricted to the region of interest.In this thesis we have elaborated an original approach based on AFM and MFM for quantitative study of the magnetic force and associated force gradients induced by TMP micromagnet array on an individual magnetic micro/nano-object. For this purpose, we have fabricated smart MFM probes where a single magnetic (sub)micronic sphere was fixed at the tip apex of a non-magnetic probe thanks to a dual beam FIB/SEM machine equipped with a micromanipulator.Scanning Force Microscopy conducted with such probes, the so-called Magnetic Particle Scanning Force Microscopy (MPSFM) was employed for 3D mapping of TMP micromagnets. This procedure involves two main aspects: (i) the quantification of magnetic interaction between micromagnet array and attached microsphere according to the distance between them and (ii) the complementary information about micromagnet array structure. The main advantage of MPSFM is the use of a probe with known magnetization and magnetic volume that in combination with modelling allows interpreting the results ably.We conducted MPSFM on TMP sample with two types of microparticle probes: with superparamagnetic and NdFeB microspheres. The measurements carried out with superparamagnetic microsphere probes reveal attractive forces (up to few tens of nN) while MFM maps obtained with NdFeB microsphere probes reveal attractive and repulsive forces (up to one hundred of nN) for which the nature of interaction is defined by superposition of microsphere and micromagnet array magnetizations. The derived force and its gradient from MFM measurements are in agreement with experiments on microparticle trapping confirming that the strongest magnetic interaction is observed above the TMP sample interfaces, between the areas with opposite magnetization. Thanks to 3D MFM maps, we demonstrated that intensity of magnetic signal decays fast with the distance and depends on micromagnet array and microsphere properties.Besides the magnetic interaction quantification, we obtained new information relevant to TMP sample structure: we observed and quantified the local magnetic roughness and associated fluctuations, in particular in zones of reversed magnetization. The variation of detected signal can reach the same order of magnitude as the signal above the micromagnet…

Advisors/Committee Members: Marchi, Florence (thesis director), Khasanov, Oleg (thesis director).

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Les plasmas transitoires générés par ablation laser à haute fluence sont des phénomènes complexes impliquant une multitude de processus, comme l’absorption de la radiation optique dans la matière, l’augmentation de température et les transitions de phase dues au transfert d’énergie, l’hydrodynamique du gaz en expansion, les interactions électriques entre les particules chargées, ou l’interaction du rayonnement laser avec le plasma créé. Une compréhension la plus complète possible de ce phénomène est nécessaire tant du point de vue fondamental, que par rapport à la caractérisation de matériaux à fort potentiel technologique soumis à des flux d’énergie intenses.Afin d’accéder à une telle compréhension, nous avons développé une approche multi-diagnostics, en mettant en œuvre des techniques optiques et électriques : imagerie par caméra intensifiée rapide, spectroscopie optique d’émission résolue spatialement et temporellement, spectroscopie d’absorption par diode laser, sonde de Langmuir. Ces techniques ont été appliquées à la caractérisation des plasmas générés par ablation laser en régime nanoseconde à différentes longueurs d’onde sur des matériaux allant des plus simples (Al, Cu) aux plus complexes (céramiques, verres chalcogénures, ferromagnétiques). Les principaux résultats obtenus ont été la mise en évidence d’un processus de fractionnement du plasma en deux structures, et la caractérisation cinétique et énergétique des constituants de ces structures. Ces résultats trouvent un intérêt fondamental (développement d’un modèle hydrodynamique fractal) et appliqué (investigation du phénomène d’érosion dans les propulseurs spatiaux à plasma, dépôt de couches minces).

The transient plasmas generated by high-fluence laser ablation are complex phenomena involving multiple processes, as optical radiation absorption by the matter, temperature increase and phase transitions generated by the energy transfer, expanding gas hydrodynamics, electrical interactions between the charged particles, or the interaction of the laser radiation with the generated plasma. A most complete understanding of this phenomenon is therefore necessary from the fundamental point of view, but also for characterizing the behavior of high technological potential materials under intense irradiation. We have developed a multi-diagnostic approach, based on optical and electrical techniques: fast ICCD camera imaging, space- and time-resolved optical emission spectroscopy, diode laser absorption spectroscopy, Langmuir probe. These techniques have been used to characterize plasmas generated by nanosecond laser ablation of various samples, from simple Al and Cu metals, to more complicated ceramics, chalcogenide glasses or ferromagnetics. The main results have been the observation of the plasma splitting in two structures and the kinetic and energetic characterization of their constituents. These results present fundamental (development of a fractal hydrodynamic model) and applied (erosion of dielectric walls in space plasma thrusters, pulsed laser deposition…

Advisors/Committee Members: Focsa, Cristian (thesis director), Popa, Gheorghe (thesis director).

▼ Les machines de fabrication personnelle, comme les imprimantes 3D, permettent aux créateurs occasionnels de fabriquer leurs propres objets. Il est possible de créer des pièces rigides, mais aussi des pièces souples, flexibles ou malléables. Ces propriétés mécaniques ouvrent des perspectives inédites dans la recherche en Interaction Homme-Machine (IHM) puisqu’elles permettent de réaliser de nouvelles formes d’interaction. Le défi reste toutefois d'intégrer des capteurs et du retour visuel dans ces matières. Les sciences des matériaux ont introduit plusieurs techniques pour produire des éléments interactifs, mais leur application requiert une expertise spécialisée ou la disposition d’équipements très couteux. Ma thèse se concentre sur les professions créatives, comme les professionnels du design, les architectes, ou les chercheurs en IHM. Elle vise à accompagner leur processus de conception et de prototypage avec des matériaux souples et interactifs, produisant des objets élastiques, des modèles avec des formes reconfigurables, ou même des maquettes qui peuvent être découpées. De tels matériaux pourraient enrichir notre interaction avec le monde numérique de trois manières différentes : 1) les dispositifs prosthétiques et l’informatique ubiquiste 2) le design de produits personnels 3) la fabrication interactive. J’introduis d’abord une nouvelle méthode pour intégrer des capteurs tactiles, des capteurs de proximité et des écrans électroluminescents dans des matériaux de silicone étirables. Basée sur des techniques d’impression en sérigraphie, la méthode permet de fabriquer rapidement des interfaces étirables et peu coûteuses, qui peuvent être intégrées dans les vêtements et dans d’autres objets ordinaires. Deuxièmement, je présente une approche pour créer des modules de constructions interactives, qu’on appelle “Tangramis Interactifs”. Les Tangramis interactifs sont des matériaux souples, par exemple du papier, pliés et combinés ensemble pour créer des structures modulaires en 3D. Ils peuvent réagir au toucher, être actionnés, et intégrer des composants électroniques comme des LEDs. Nous utilisons une technique rapide d’impression par jet d’encre pour intégrer des capteurs et des circuits dans le papier. Nous avons également développé une interface graphique qui permet aux créateurs de concevoir la forme et le comportement interactif de leurs propres interfaces physiques avant de les imprimer sur papier. Troisièmement, j’introduis une méthode de fabrication de matériau capable à identifier sa forme (“shape-aware material”). Ce matériau peut détecter et communiquer sa géométrie en temps réel durant son découpage par un créateur. La méthode s’appuie sur une nouvelle technologie de capteurs de forme, imprimés par jet d’encre et intégrés dans du matériel de maquettage, comme le carton mousse. Notre logiciel aide les créateurs à générer du matériel de prototypage en 2D ou en 3D qui peut capter sa forme, en configurant la topologie des capteurs pour optimiser la précision du modèle. Il permet également d’établir le lien entre… Advisors/Committee Members: Tsandilas, Theophanis (thesis director), Mackay, Wendy (thesis director).

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Ce travail de thèse consiste à étudier l'instrumentation de la sonde de Kelvin (KFM) sur un microscope à force atomique (AFM) commercial et ensuite à caractériser les surfaces et composants à base nitrure de gallium (GaN). Le potentiel de surface Vs, entre une pointe métallique et un matériau semiconducteur dépend de la différence de travaux de sortie des deux matériaux, des concentrations en dopants et des états de surface du semiconducteur. La technique KFM permet d'obtenir cette information à une échelle nano ou micrométrique. Ce projet a consisté à développer ce mode de mesure à partir de microscopes AFM commerciaux. L'étude de l'instrumentation a permis de montrer la présence de couplages parasites qui entachent d'erreur la mesure de Vs. Une stratégie est alors proposée pour permettre la mesure de Vs tout en s'affranchissant de ces effets parasites. Cette technique est ensuite appliquée à la caractérisation de structures à base de GaN. L'intérêt pour ce matériau semiconducteur à large bande interdite est croissant en électronique de puissance, par exemple pour la réalisation d'émetteurs électroniques de puissance. Pour étudier les propriétés électriques de ce matériau, nous avons réalisé une référence de potentiel qui nécessite le développement de contacts ohmiques sur le GaN de type n et p. A partir des valeurs de Vs mesurées par KFM, nous en déduisons la densité de charges de surface et une estimation de la densité d'états de surface du GaN. Enfin, nous avons étudié par KFM les effets de traitements de surface sur des structures MIS à base de GaN de type n, ainsi que les effets de différentes passivations sur des transistors HEMT à base d'AIGaN/GaN.

The purpose of the thesis is to study GaN materials and devices with an atomic force microscopy in Kelvin Force Mode. The contact potential difference between a metal tip and a semiconducting material depends on the work function difference between the materials, the concentration of dopants, and the density of acceptor or donor surface states. KFM techniques provide this information at the nano- or micrometer scale. ln a first step, we have developed KFM measurement procedures on commercial microscopes in order to extract fully quantitative measurements of surface potentials. We have evidenced instrumental capacitive cross talks, for example between the electrostatic excitation and the microscope photodiode, which act as parasitic terms in the measurement of surface potentials, and need to be properly taken into account in order to get reliable measurements of contact potential differences. ln a second step we have studied the electrical properties of GaN surfaces, this material being of strong interest for power electronic applications such as electron emitters. To get a potential reference for KFM measurements, ohmic contacts on n and p-type GaN have been achieved. The KFM characterization of the layers shows surface-state induced band-bending at the oxidized GaN surface. From the values of surface potentials, we calculate the density of charge and estimate…

Advisors/Committee Members: Théron, Didier (thesis director), Mélin, Thierry (thesis director).

▼ Un ordonnancement est défini comme étant une allocation, dans le temps, des ressources (machines) disponibles aux différents travaux (tâches, jobs) à réaliser, dans le but d'optimiser un ou plusieurs objectifs. La richesse de la problématique de l'ordonnancement est due aux différentes interprétations que peuvent prendre les ressources et tâches. Ainsi, les ressources peuvent être des machines dans un atelier, des pistes de décollage et d'atterrissage dans un aéroport, des équipes dans un terrain de construction, des processeurs dans les ordinateurs, etc. Les tâches, quant à elles, peuvent être des opérations dans un processus de production, le décollage et l'atterrissage dans un aéroport, les étapes d'un projet de construction, l'exécution d'un programme informatique, etc. Les différentes tâches sont caractérisées par un degré de priorité et un temps d'exécution. Les ressources, quant à elles, sont caractérisées entre autres par une capacité, des temps de réglage, etc. Les problèmes d'ordonnancement sont généralement classés en deux modèles dépendamment du nombre d'opérations que requièrent les jobs: les modèles à une opération (modèle à machine unique et modèle à machines parallèles) et les modèles à plusieurs opérations dits modèles en ateliers (flow-shop, open-shop et job-shop). Bien entendu, il est également possible de trouver d'autres modèles, hybrides, qui sont des mélanges de ces deux modèles. Cette classification a permis, un tant soit peu, de mieux comprendre et cerner les problèmes d'ordonnancement réels. Toutefois, l'expérience a montré qu'il existe toujours un gouffre entre la théorie et ce qui se passe réellement dans les centres de production ou les prestations de services. Parmi les contraintes que la théorie d'ordonnancement n'a pas considérées jusqu'à un passé récent, nous pouvons citer les temps de latence des travaux, correspondant aux différents temps nécessaires devant s'écouler entre la fin d'une opération et le début de la prochaine opération d'un même job. Les temps de latence peuvent correspondre par exemple aux temps de transport des jobs à travers les ressources ou encore aux temps de refroidissement des jobs, avant leurs prochaines manipulations. Ces temps peuvent dans certains cas prendre des proportions importantes qu'une entreprise ne doit en aucun cas ignorer. Elle devrait même revoir sa politique d'ordonnancement pour pouvoir améliorer sa productivité. Dans ce mémoire, nous étudions le modèle de flow-shop à deux machines avec des temps de latence dans le but de minimiser le temps total d'accomplissement des jobs, appelé makespan. Pour ce faire, nous avons, tout d'abord, introduit la théorie de l'ordonnancement et survolé quelques concepts de la théorie de la NP-complétude ainsi que les différentes méthodes de résolution d'un problème d'ordonnancement en général, et du flow-shop à deux machines en particulier. Pour résoudre ce problème de flow-shop à deux machines, nous avons utilisé, dans un premier temps la méthode de branch and bound. Nous avons commencé par appliquer cet…

▼ Dans le cadre de ces travaux de recherche, un nouveau type d'actionneur électroacoustique est proposé dans le but de répondre à un besoin émergeant, soit un actionneur permettant de générer une onde de pression ultrasonore de grande amplitude (> 140 dB) sur une large bande passante allant de 25 à 75 kHz. Ce document est une synthèse des travaux effectués dans le but de présenter un prototype fonctionnel permettant de répondre à ce besoin. Cependant, certaines difficultés rencontrées ont fait en sorte que la preuve de concept développée se limite à une fréquence maximale de 25 kHz. Le concept développé se veut être une adaptation du principe d’arbre à cames, soit un mécanisme qui transfère un mouvement de rotation en un mouvement de translation tel qu’utilisé pour la conception des valves d’admission et d’éjection dans un moteur à explosion. En imposant un mouvement de rotation à une came par l’entremise d’un moteur électrique, il est possible de générer un mouvement de piston suivant le profil de la came et, par le fait même, générer une onde de pression ayant la fréquence voulue en adaptant le profile de la came à la vitesse de rotation du moteur. Afin d'évaluer la validité du concept proposé, soit le mécanisme External Axial Groove (EAG), un modèle dynamique est développé dans le but de faire le dimensionnement du prototype. Ce modèle permettant de faire une prédiction des métriques d'intérêts, soit la pression rayonnée par le dispositif et la fréquence atteinte en régime permanent, est utilisé afin d'optimiser les paramètres de conception, principalement la géométrie de la came ainsi que la masse du suiveur. Une analyse numérique permettant de confirmer la validité théorique du concept est faite, suite à quoi les pièces sont fabriquées. La dernière étape, soit la mise en fonction du prototype, permet ensuite de valider le concept en terme de fréquence et de niveau de pression. En effet, les valeurs obtenues ont un écart de 16% pour ce qui est de la fréquence mesurée en comparaison de celle calculée et l'écart de niveau de pression est de moins de 2~% pour les essais les plus prometteurs, ce qui permet de croire que le concept proposé dans ces travaux est prometteur quant à l'atteinte des cibles initiales. Enfin, la validation expérimentale a permis de relever une faiblesse importante du système, soit son manque de robustesse. En effet, plusieurs essais ont permis de montrer que la mesure faite n’offre pas une bonne répétabilité. Pour ce qui est des performances globales, les résultats mesurés sont encourageants avec des niveaux sonores de l’ordre de 120 dB à 1 m et une fréquence de 19,5 kHz en régime permanent. Advisors/Committee Members: Quaegebeur, Nicolas (advisor).

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Le progrès important de la microscopie à force atomique sans contact (nc-AFM) au cours de la dernière décennie a permis d'étudier les propriétés structurelles et électroniques des molécules à l'échelle sub-moléculaire. Le processus de fonctionnalisation de la pointe, qui consiste à attacher des atomes ou des molécules uniques à l'apex de la pointe, a démontré une résolution exaltée des images STM et AFM, de sorte que les structures chimiques de nombreuses molécules différentes déposées sur des surfaces métalliques ont été résolues. Cependant, peu d'études ont été présentées jusqu'à présent sur des surfaces de semiconducteurs. Dans cette thèse, nous étudions la formation d'auto-assemblages moléculaires sur la surface passivée du silicium Si(111)-(√3x√3)R30°-B dopée au bore par STM/nc-AFM combiné avec Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM). Les expériences ont été réalisées sur un microscope AFM/STM Joule-Thomson (SPECS), travaillant sous ultra-vide à une température de 4 K, en utilisant un capteur de force à haute rigidité (Kolibri, k=540 kN/m, f0=1 MHz). Les molécules étudiées sont : 1-(4'cyanophényl)-2,5-bis(décyloxy)-2,5-bis(décyloxy)-4-(4'-iodophényl)benzène (CDB-I), qui possèdent deux chaînes aliphatiques fixées à un noyau triphényle avec deux terminaisons différentes (soit iode, soit cyano) et la molécule nonpolaire 1,4 bis(4'cyanophényle)-2,5bis(décyloxy)benzène (CDB), avec deux terminaisons cyano identiques. Le premier objectif principal de ce travail était de vérifier la sensibilité de la sonde Kolibri dans la détection de charge. Les mesures KPFM portent sur les défauts du substrat dopé au bore, montrant les différents états de charge pour la liaison pendante (DB), la lacune de silicium et le dopant de bore enterré. L'état de charge positif est trouvé pour la DB, conformément aux études antérieures de la STM. Le potentiel de surface du défaut constitue la valeur de référence d'une seule charge sur la surface. Le deuxième objectif de cette thèse était d'obtenir une résolution sub-moléculaire en topographie et en imagerie KPFM sur les molécules, sans fonctionnalisation intentionnelle de la pointe. Un contraste sub-moléculaire est observé dans les images de décalage de fréquence de molécules individuelles, permettant l’identification du noyau triphényle et des détails des chaînes aliphatiques. De plus, la haute résolution est également obtenue dans les images de potentiel de surface des mesures KPFM. Selon le type d'adsorption de la molécule en surface, on distingue deux contrastes KPFM différents. Enfin, la comparaison de l'organisation dans les assemblages est faite pour les molécules CDB et CDB-I. Malgré l'organisation similaire des deux molécules dans les images nc-AFM, une différence de potentiel de surface est observée pour les deux terminaisons de la molécule CDB-I, indiquant l'organisation dipolaire le long des rangées de molécules des auto-assemblages.

The progress of non-contact Atomic Force Microscopy (nc-AFM) in the last decade enabled studying the structural and electronic properties of molecules…

Advisors/Committee Members: Mélin, Thierry (thesis director), Godey, Sylvie (thesis director).

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Cette étude a consisté en le développement et l’évaluation de nouvelles molécules pour la radiochimiothérapie concomitante. Ce travail a abouti à la conception de nouveaux agents chimiothérapeutiques duaux basés sur la combinaison covalente de deux radiosensibilisateurs: un inhibiteur de la PARP d’une part, et un alkylant de l’ADN (complexe de platine ou témozolomide) d’autre part. Les évaluations biologiques ont permis de mettre en évidence l’intérêt d’une molécule duale inhibiteur de la PARP/platine. Parallèlement à ce projet, le développement d’outils moléculaires pour l’étude d’inhibiteurs de la PARP a été entrepris. Ainsi, plusieurs sondes d’affinité ont été conçues pour une étude d’inhibiteurs de la PARP par protéomique chimique. Ce travail a permis de valider la spécificité d’une sonde d’affinité pour la PARP1 et la PARP2. Finalement, des molécules fluorescentes inhibitrices de la PARP ont été développées dans l’objectif d’un criblage d’inhibiteurs de PARP3 par anisotropie de fluorescence.

The main topic of this work was the development and biological evaluation of dual molecules for concomitant chemoradiotherapy. To this end, new dual chemotherapeutic agents were designed by linking covalently two radiosensitizers: a PARP inhibitor and an alkylating agent (platinum complex or temozolomide). This study led to an efficient PARP inhibitor/platinum dual molecule. A complementary approach was to develop affinity probes to study PARP inhibitors by a chemical proteomic method. This study permitted to validate the selectivity of an affinity probe for PARP1 and PARP2. Finally, fluorescent PARP inhibitor probes were synthesised and evaluated for a PARP3 screening by fluorescence anisotropy.

Advisors/Committee Members: Noel, Georges (thesis director), Wagner, Alain (thesis director).

▼ Les bassins sédimentaires se développent souvent le long des zones internes d'anciennes chaînes orogéniques. Nous considérons dans ce projet la Péninsule Malaise (Marge Ouest de la Sonde) comme un haut crustal séparant deux régions de croûte continentale étirée ; les bassins d'Andaman/Malacca du côté occidental et les bassins thaïlandais/malais à l'est. Plusieurs stades de rifting ont été documentés grâce à une intense exploration géophysique régionale. Cependant, la corrélation entre les bassins riftés en mer et le noyau continental terrestre est mal connue. Dans ce mémoire, nous explorons par la cartographie, de missions de terrain et les données sismiques, comment ces structures réactivent des hétérogénéités mésozoïques crustales préexistantes. Le noyau continental semble être relativement peu déformé après l'orogénèse triasique Indosinienne. L’épais méga-horst crustal est bordé par des zones de cisaillement complexes (zones de failles de Ranong, Klong Marui et du Batholithe du Main Range) initiées au Crétacé Supérieur/Paléogène inférieur lors d’une déformation transpressive d’échelle crustale et plus tard réactivées à la fin du Paléogène. L'extension est localisée sur les bords de cette épine dorsale crustale le long d'une bande où la précédente déformation crétacée supérieure est bien exprimée. À l'ouest, le plateau continental est aminci en trois étapes principales qui correspondent à des blocs basculés d’échelle crustale bordés par de larges failles contre-régionales profondément enracinées (Bassin de Mergui). À l'est, des systèmes de rifts prononcés sont également présents, avec de grands blocs basculés (les bassins western Thai, de Songkhla et de Chumphon) qui pourraient représenter de grands boudins de croûte. Dans le domaine central, l'extension est limitée à de demi-grabens étroits isolés de direction N-S développés sur une croûte continentale épaisse, et contrôlés par failles normales pelliculaires, qui se développent souvent au contact entre les granitoïdes et l’encaissant. Les bords extérieurs des régions affectées par le boudinage crustal délimitent le bassin d'Andaman plus grand et profond à l'ouest et les bassins Malais et de Pattani à l'est. À une échelle régionale, les bassins riftés ressemblent à des structures en-échelon N-S le long de grandes bandes de cisaillement de NW-SE. Le rifting est accommodé par de larges failles normales à faible pendage (LANF : Low Angle Normal Faults) réactivant les morpho-structures de la croûte telles que de larges plis et batholithes mésozoïques. Les bassins profonds d'Andaman, Malais et de Pattani semblent situés sur une croûte à rhéologie plus faible qui pourrait être héritée des blocs continentaux dérivés du Gondwana (Birmanie, Sibumasu, et Indochine). L'ensemble des long bassins étroits au coeur de la région (bassins de Khien SA, de Krabi, et du Malacca) apparaissent avoir souffert de relativement peu d'extension. Ce travail montre que le cœur de l’orogène Crétacé supérieure est faiblement réactivé avec seulement quelques traces d’un étirement précoce par… Advisors/Committee Members: Pubellier, Manuel (thesis director), Menier, David (thesis director).

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144 p. ; ill. ; 30 cm

La recherche en productique porte sur la conception et la mise en oeuvre des systèmes de production (fabrication des produits, mais également conception, management et logistique associés). Il faut pouvoir satisfaire des marchés exigeant des produits variés, de qualité élevée, à faible coût, renouvelés fréquemment, avec une demande fluctuante, et s’adapter à un environnement monétaire, réglementaire et normatif en perpétuel changement, ainsi qu’à une concurrence mondiale de plus en plus serrée et de moins en moins prévisible. L’objet de notre étude concerne l’utilisation des réseaux de neurones et de la logique floue pour la proposition d’un concept basé sur la mise en oeuvre d’un système Neuro-flou, qui servira comme outil d’aide à la décision pour assister un opérateur, sur une machine à commande numérique, dans le choix automatique des outils de coupe en fonction des variations du profil à réaliser sur une pièce. En premier lieu, nous soumettons une présentation d’un état de l’art sur l’application et l’apport des réseaux de neurones et de la logique floue ainsi que leur association dans différents domaines du génie mécanique et l’intérêt porté aujourd’hui à ces outils mathématique. En second lieu, est proposée une application des réseaux de neurones en association avec la logique floue pour la mise en oeuvre d’un système, Neuro-flou, d’aide au choix rationnel des outils de coupe lors de la programmation d’un centre de tournage à commande numérique. Nous concluons sur des perspectives de mise en oeuvre industrielle d’une telle démarche, pour aboutir à des systèmes, intelligents, de fabrication automatisés

▼ In order to exploit more benefits of the advanced composites materials in different industrial sectors especially aerospace industry and to ensure competitiveness and economic viability, it is important to integrate cost estimation into the design process, right at the start of product development. However, the cost models for estimating composite material parts are almost nonexistent. A multidisciplinary research team comprised of many universities was formed to carry out a project aimed at developing compression moulded processes for thermoplastic composites used to produce structural aerospace parts made by two different compression moulding processes. The first one aimed to make three categories of parts from discontinuous prepreg randomly oriented strands (ROS) whereas the second produces a concave part from unidirectional continuous fibre prepeg sheet (UD). The objective of this thesis was to develop a parametric cost estimation model based on physical laws. From academic and industrial data, different cost equations were integrated in Microsoft Excel spreadsheet for calculating costs elements such as material, labor, energy, tooling, machinery, building costs, and costs of working capital, overheads and then the total cost per part. This research study focuses, on one hand, at estimating the heating energy and the tooling costs for experimental and virtual parts by changing the volume and keeping the same process cycle times. The heating power was determined by simulating numerically the process thermal diagram using finite elements COMSOL software and validated by experimental data. On the other hand, the study aims also at estimating the tooling costs by DFMA software for experimental and virtual moulds by changing the projected area. Then, the heating energy and tooling costs sizing scaling laws were established under linear equations forms limited to the size of platens areas. These linear equations were imputed in Excel program in order to calculate the cost of new parts which have not been made. For ROS parts, it was found that the calculated heating energy costs of the three experimental part forms were different due to different geometries of the heating platens and the moulds used. However, for tooling, the estimated costs were close to the real costs. It was concluded the more complex the mould is the higher the cost. It was also demonstrated that the manufacturing cost of a L-bracket part was higher than that of a flat plate and one T-shape part due to higher process cycle time. For UD parts, the calculated heating energy costs for different part forms do not depend on the volume of the part. For tooling, there was no significant difference between the total estimated costs and the commercial costs for concave mould. It was also found that there was no significant difference between the parts manufacturing costs. From comparisons results between composite thermoplastic parts costs manufactured by compression moulding process and those in composite thermoset manufactured by…

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L’optimisation topologique (OT) est un outil mathématique permettant d’obtenir une répartition optimale de matière. A partir d’un volume donné, soumis à des chargements, l’OT aboutit à un concept de pièce répondant à un objectif et respectant des contraintes. En règle générale, ce concept, de forme très complexe, est irréalisable par des procédés de fabrication conventionnels. Les procédés d’obtention par fabrication additive (FA), relativement récents, permettent de déposer le matériau là où il est nécessaire et rendent ainsi possible la fabrication de pièces topologiquement optimisées ne pouvant pas être obtenues par des procédés traditionnels. Dans la littérature scientifique, les méthodologies de conception pour la fabrication additive sont souvent appliquées à une seule pièce mécanique et peu d'articles traitent de la conception optimisée d'un système mécanique multicorps. Ce travail de thèse a donc pour thématique générale la conception de systèmes mécaniques multicorps pour la FA. Ceux-ci sont composés de pièces liées entre elles par des liaisons cinématiques et ayant des mouvements relatifs. L’objectif de la thèse est de proposer une méthodologie de conception permettant d’obtenir un produit fabricable par FA et optimisé à l’échelle du système par rapport aux besoins fonctionnels. Dans ce but, et afin de tirer profit de toutes les possibilités de la FA, ce mémoire propose, dans un premier temps, une classification des optimisations réalisables lors de la conception d’un produit. Trois optimisations sont identifiées : l’optimisation architecturale, l’optimisation fonctionnelle puis l’optimisation topologique. La chronologie d’application et une démonstration des apports de chacune de ces optimisations sont établies. Dans un deuxième temps, une méthodologie d’optimisation topologique de systèmes multicorps (TOMS Topological Optimization of a Mechanical System) est développée afin de prendre en compte l’impact de la diminution des masses et inerties de chacune des pièces du système sur les autres. Pour cela, une boucle d’optimisation est proposée pour réaliser des itérations d’OT. Puis, l’impact de l’ordre dans lequel sont optimisées les pièces (appelé un chemin d’optimisation) sur le résultat de conception est étudié. Des principes de choix de chemin d’optimisation ont ainsi pu être établis afin d’obtenir le mécanisme répondant au mieux aux besoins du concepteur. Enfin, les trois optimisations (architecturale, fonctionnelle et TOMS) sont intégrées au processus global de conception d’un produit. Une méthodologie globale de conception, intégrant chaque étape du processus avec toutes les données nécessaires, est ainsi proposée. Cette méthodologie permet de concevoir aussi bien une seule pièce qu’un système mécanique multicorps, de la rédaction du cahier des charges à la conception du brut fabricable par FA.

Topological optimization (TO) is a mathematical tool used to obtain an optimal distribution of material density. From a given volume, subjected to loads, the TO leads to a concept of part fulfilling an…

Advisors/Committee Members: Millet, Dominique (thesis director).

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L’interaction statique et dynamique entre une sonde locale et un film de liquide provoque la déformation de ce dernier. Ce phénomène a été décrit par des équations analytiques, qui ont été analysées et résolues numériquement. Les potentiels d’interaction sonde/liquide et liquide/substrat ont été déduits à partir de l’intégration des forces de dispersion. La différence de pression à travers l’interface air/liquide a été calculée avec une équation de Young-Laplace modifiée, qui prend en compte les effets de la gravité, de tension superficielle, ainsi que les potentiels d’interaction liquide/substrat et sonde/liquide. Pour le cas statique, l’équation modifiée de Young-Laplace en équilibre a été examinée. La théorie de la lubrification a été utilisé pour décrire l’évolution du film liquide, afin d’analyser le phénomène dynamique. Des simulations numériques de la forme de la surface d’équilibre et de l’évolution dynamique du film ont été réalisées. Des comportements stables et instables ont été discernés, et les résultats ont confirmé l’existence d’une distance de seuil, pour le cas statique, et d’une combinaison de paramètres d’oscillation, pour la situation dynamique, pour lesquelles le saut du liquide vers la sonde se produit. Une analyse théorique a confirmé l’existence de conditions critiques qui séparent les régimes de comportement. Ces conditions critiques indiquent le rôle des paramètres physiques et géométriques dans la stabilité du système. Pour le cas dynamique, les résultats préliminaires sont rapportés et une interprétation qualitative du phénomène est formulée. En outre, des expériences de spectroscopie AFM de force et amplitude ont été effectuées et comparées avec les résultats numériques.

The static and dynamic interaction between a local probe and a liquid film provokes the deformation of the latter. This phenomenon has been described by means of analytical equations, which had been analyzed and numerically solved. Probe/liquid and liquid/substrate interaction potentials have been deduced from the integration of the dispersion forces. The pressure difference across the air/liquid interface has been calculated with a modified Young-Laplace equation, which takes into account the effects of gravity, surface tension, the liquid film/substrate and the probe/liquid interaction potentials. For the static case, the equilibrium modified Young-Laplace equation has been considered. The lubrication theory has been used to describe the liquid film evolution, in order to analyze the dynamic phenomenon. Numerical simulations of the equilibrium surface shape and the dynamic evolution of the film have been performed. Stable and unstable behaviors had been discerned, and results confirmed the existence of a threshold distance, for the static case, and a combination of oscillation parameters, for the dynamic situation, for which the jump of the liquid to contact the probe occurs. A theoretical analysis confirmed the existence of critical conditions separating the behavior regimes. This critical conditions indicate the…

Advisors/Committee Members: Tordjeman, Philippe (thesis director), Legendre, Dominique (thesis director).

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L'ère des technologies CMOS fortement submicroniques et des circuits à hautes performances temporelles et énergétiques exige la réduction de l'impact sur les circuits : de la fluctuation du procédé de fabrication (P), de la tension d'alimentation (V) et de la température (T). Il est donc nécessaire de mettre en place des capteurs ou ring oscillateurs sur puce dédiés à la qualification intrinsèque des circuits intégrés en termes de PVT. Les capteurs seront activés pendant la phase de test des circuits ou pendant leur phase de fonctionnement normal, et les mesures seront converties en données numériques permettant de classifier les performances temporelles et énergétiques du système-sur-puce. Dans ce cadre, la présente thèse en milieu industriel a permis le développement de techniques et d'algorithmes de compensations post-fabrication en réduisant la consommation et/ou augmentant la vitesse du circuit. Précisément, les algorithmes validés au niveau silicium utilisent l'ajustement de la tension d'alimentation pour une compensation à gros-grain, ainsi que l'ajustement de la tension des substrats des transistors NMOS et PMOS pour une compensation à fin-grain.

The new requirement for nanometer CMOS technologies enabling optimal speedand power performances is to increase the integrated circuits' robustness under thefluctuation of the PVT parameters: Process (P), Voltage (V), and Temperature (T). In thisway, identifying the exact process on a die per die basis using on-chip sensors or ringoscillators becomes a necessity. This hardware (sensors) is used to measure the intrinsicperformance of the silicon either during industrial test or while applications are running. Thesensors' data are converted to a digital format in order to classify parts at the manufacturingstage (speed binning). Within this context, the present thesis has focused on the developmentof post-manufacturing compensation algorithms in order to minimise power consumptionand/or maximise speed. More precisely, the algorithms validated at the silicon level combineboth the voltage scaling for large-grain tuning, and the body biasing for fine-grain tuning.

Advisors/Committee Members: Azemard-Crestani, Nadine (thesis director).

▼ L'ingénierie simultanée est une approche systématique qui vise à intégrer de façon simultanée, les différentes phases de développement d'un produit et la gestion de son processus dans le but d'augmenter la qualité du produit tout en réduisant le temps de développement de celui-ci. Elle est basée sur une approche multidisciplinaire et sur l'utilisation d'un ensemble d'outils tout au long de son processus de réalisation de produits (PRP). L'analyse fonctionnelle fait partie de cet ensemble d'outil. Elle est, en sorte, une analyse systématisée du produit et des besoins du client qui permet de traduire ces derniers sous forme de fonctions servant d'intermédiaires en dématérialisant le produit. Cet outil est très utilisé par les européens et sert souvent de base à leur processus de conception de produits. Il est aussi utilisé dans le processus de réalisation de produits selon l'approche de l'ingénierie simultanée, mais il n'est intégré que d'une façon sommaire. En fait, les résultats de l'analyse fonctionnelle ne sont pas exploités au maximum, puisque, de façon générale, ils ne servent qu'à compléter ou s'assurer que la liste des besoins de la première matrice du déploiement de la fonction qualité (DFQ) est complète. Cette recherche de maîtrise avait donc comme objectif d'optimiser le processus de réalisation de produits de l'ingénierie simultanée par une systématisation de la phase conceptuelle basée sur une approche fonctionnelle. Pour ce faire, l'analyse fonctionnelle a été intégrée au PRP pour permettre, tout d'abord, de mieux compléter la phase de recherche des besoins du client, de faciliter ensuite la mise en forme de la matrice DFQ-I et enfin d'établir des bornes orientant la phase d'émergence et de sélection de concepts. À ce processus, se sont aussi intégrés des notions de classification des attentes et des fonctions de façon à adapter ce processus en fonction du type de produit à concevoir et d'optimiser davantage la phase d'émergence et de sélection de concepts. Enfin, une approche de conception par système a été intégrée au processus dans le but de permettre une décomposition des problèmes en sous-problèmes et de rendre encore plus systématique la réalisation des différentes activités. Advisors/Committee Members: Charron, François (advisor).

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Après avoir été considéré pendant des années comme un polluant environnemental, il a récemment été mis en évidence que le sulfure d’hydrogène est le troisième transmetteur gazeux, aux côtés des monoxydes d’azote et de carbone. Dans ce travail de thèse, deux types d’outils moléculaires ont été visés : a) Des sondes fluorescentes pour détecter H2S, basées sur une utilisation originale de la chimie de coordination cherchant à favoriser l’attaque du sulfure d’hydrogène sur le ligand plutôt que sur le métal. Malgré leur forte réponse à H2S en solution tampon, celles-ci ne se sont malheureusement pas révélées sélectives vis-à-vis d’autres thiols biologiques. b) Des donneurs lents de sulfure d’hydrogène. Les premiers composés développés, basée sur la chimie de coordination, se comportent malheureusement comme des donneurs rapides. Par contre, la seconde famille, constituée de molécules organiques, s’est révélée être un excellent substitut des sels d’H2S couramment utilisés dans les études biologiques malgré leurs effets indésirables. De plus, nous avons aussi répondu à un défi synthétique en obtenant le premier complexe Fe—SH comportant un ligand hydrosulfure impliqué dans une liaison hydrogène, telle que celle trouvée dans les hémoglobines des bactéries Bacillus subtilis et Thermobifida fusca.

Pas de résumé en anglais

Advisors/Committee Members: Galardon, Erwan (thesis director).

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Le microscope à force atomique (AFM) est un outil puissant pour l'étude des systèmes biologiques. Dans cette thèse, je me suis intéressé à la corrélation de quatre types de microscopies : la microscopie à force atomique, la microscopie optique à fluorescence à haute résolution, la microscopie électronique, et la microscopie à sonde de Kelvin (KFM). La corrélation des trois premières microscopies a donné naissance à l'approche CLAFEM (Correlative Light Atomic Force Electron Microscopies). Cette technique m'a permis de détecter des organites intracellulaires, tels que l'appareil de Golgi et des mitochondries. Des comètes d'actine dues à l'infection d'une cellule par Shigella flexneri, et le site d'entrée de Yersinia pseudotuberculosis ont été imagés avec cette approche. Parallèlement à cette partie expérimentale, j'ai développé un logiciel, appelé pyAF, pour analyser des courbes de forces et pour corréler les différents types de microscopies. Dans une deuxième partie, j'ai effectué des mesures des propriétés électriques par KFM et exploré la possibilité d'utiliser celle-ci en milieu liquide. L'étude des propriétés électriques en KFM a été effectuée sur des virus de la mosaïque du tabac à l'air, en utilisant des leviers conventionnels. L'utilisation de sondes Kolibri (résonateurs à quartz oscillant à 1 MHz) à l'air et en liquide a été explorée.

The atomic force microscope (AFM) is a powerful tool for the study of biological systems. In this work, I was interested in the correlation of four types of microscopies: the atomic force microscopy, the high resolution fluorescence microscopy, the electron microscopy and the kelvin force microscopy (KFM). The correlation of the three first types of microscopies gave birth to the CLAFEM approach (Correlative Light Atomic Force Electron Microscopies). This technique allowed me to detect intracellular organelles, like the Golgi apparatus and mitochondria. Actin tails due to the infection of cells by the Shigella flexneri bacterium, and the entry site of Yersinia pseudotuberculosis bacteria were imaged with this approach. In parallel to this experimental part, I developed a software, called pyAF, for the analysis of force curves and the correlation of the different types of microscopies. In a second part, I measured electrical properties by KFM and explored the possibility to use KFM in liquid. Electrical properties of tobacco mosaic viruses were studied in air, using conventional cantilevers. I also used a new type of probe, called Kolibri, which is a quartz resonator oscillating at 1 MHz, in air and in liquid.

Advisors/Committee Members: Mélin, Thierry (thesis director), Lafont, Frank (thesis director).

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Les convertisseurs thermoélectriques conventionnels, exploitant l’effet Seebeck, sont constitués de matériaux massifs. Ce principe de conversion est fortement limité par les propriétés antagonistes de tout matériau massif à savoir la conductivité électrique et la conductivité thermique. De manière alternative, une technique de conversion directe basée sur l’émission thermoélectronique a été développée et révèle un rendement élevé à haute température. Le principe d’injection thermoélectronique est fortement limité par le travail de sortie, barrière énergétique que doit surmonter un électron pour être extrait de l’électrode. Un moyen de contourner cette difficulté est de fonctionnaliser la surface des électrodes avec un matériau à faible travail de sortie, typiquement 1eV. Le potassium et le césium ainsi que leurs oxydes ont été identifiés par la littérature comme matériaux candidats pour la fonctionnalisation de surface des électrodes réduisant considérablement leur travail de sortie, entre 0.4eV et 0.9eV. Leur utilisation a permis d’élargir le domaine de température pour lequel le convertisseur d’énergie thermoélectronique est efficace, s’approchant davantage du rendement limite de conversion de Carnot.

One main challenge associated with solid-state thermoelectric materials is to combine electron-crystal electrical conductivity and phonon-glass thermal properties that are difficult to conciliate. A markedly different principle of thermoelectric conversion is based on the micro thermionic generator that exploits electron injection and heat rejection across two electrodes, hot and cold, immersed in vacuum, a promising pathway to new electronic devices. To properly operate thermionic emission converters near room temperature, highly efficient emitting electrodes must be integrated. This naturally motivates the development and characterization of thin films that feature a very low work function lower than 1eV. Even better than alkalis like K and Cs, their oxides have been reported to produce work functions as low as 0.4 and 0.9eV respectively. The work function of the electrodes of the micro thermionic generator has been effectively reduced and the efficiency is much closer than the Carnot limit.

Advisors/Committee Members: Dubois, Emmanuel (thesis director).

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La recherche se situe dans le courant de la Consumer Culture Theory dans la lignée de travaux récents visant à comprendre les relations collectives à une marque. La marque n’est plus pensée comme une « chose » fabriquée exclusivement par l’entreprise, mais comme un processus dans lequel sont impliqués de multiples acteurs échappant souvent au contrôle de l’entreprise. La thèse investigue comment la marque s’insère et est insérée dans les réseaux de relations, les pratiques et les représentations des consommateurs au sein de leur famille sur trois générations. La méthodologie est basée sur l’auto-ethnographie, une méthode rarement utilisée dans la recherche sur la marque. Le dispositif déployé permet une compréhension fine des interactions et stratégies des personnes, grâce à la prise en compte du temps long (trente ans) et à la multivocalité. La thèse étend le concept de « cultural branding » au niveau de la famille, en introduisant le concept de « réseau familial de marque » qui rend compte de la façon dont familles et marques s’imbriquent dans notre société. En décrivant une réalité différente des principes de gestion de la marque dans lesquels l’entreprise est supposée influencer un consommateur isolé, la thèse renouvelle les approches conventionnelles de la relation marque-consommateur et complète les approches communautaires de la marque.

This thesis is situated in the research stream called Consumer Culture Theory (CCT), in line with recent research trying to understand the collective relationships to a brand. The brand is no more understood as a “thing” created by a company (brand as a name), but as a process (branding as a verb) in which many participants play different roles, frequently outside the control of the company. The thesis investigates how the brand becomes embedded in the networks of relationships, practices and discourses within a family through three generations. The methodology is based on an autoethnography, a method rarely used in consumer and branding research. This approach enables a deep understanding of the interactions and strategies of people, taking a long-term perspective (thirty years) and considering the multivocality. This thesis is an extension of cultural branding at the family level, by introducing the concept of « brand family network », which reports how families and brands are embedded in our society. The thesis describes a reality different from the traditional principles of brand management, based on the idea that the company is supposed to influence a single consumer. By doing so, it extends the understanding of consumer-brand relationships, and complement the approach of the brand communities.

Advisors/Committee Members: Ezan, Pascale (thesis director).

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De nombreux processus biologiques liés aux membranes cellulaires lipidiques sont encore très mal connus. La présence d'eau et d'ions à l'interface influence les propriétés structurelles et dynamiques de la bicouche lipidique. Les techniques de fluorescence sont très utiles pour étudier les membranes en raison de la grande sensibilité des sondes à leur environnement. Nous avons utilisé la technique de relaxation de solvant (SR) pour explorer l'hydratation et la mobilité de l'eau. Nous avons également réalisé des calculs quantiques (QM) et des dynamiques moléculaires (DM) pour étayer nos expériences. Les résultats SR montrent qu'un petit cation (Na+) est très attiré par la membrane et augmente sa rigidité à l'opposé des cations (NH4+, Cs+) plus gros. Les anions (CI04-, SCN-) s'adsorbent à l'interface plus facilement que Cl-. Ces anions changent la mobilité et l'hydratation des têtes polaires des lipides de la bicouche. Les études SR de la zone hydrophobe de la membrane montrent que les processus de relaxation sont ici très complexes. lis reflètent des processus rapides intramoléculaire (relaxation de torsion, transferts de charge) et des processus intermoléculaires lents. Les calculs QM ont permis de créer les champs de force de trois sondes fluorescentes (Prodan, Laurdan et C-laurdan). Les simulations DM ont permis de déterminer les positions des sondes dans une membrane DOPC. La modélisation reproduit correctement les résultats SR, en particulier les temps de relaxation : de l'ordre de la ps en solvant aqueux et de la ns dans la membrane. Les simulations MD sont complémentaires des méthodes SR et permettent de surveiller le comportement de molécules uniques.

Many biologically important processes and phcnomena in lipid membranes are still not fully understood. The presence of ions and water molœules has a significant influence on the structural and dynamical properties of lipid bilayers. Fluorescent techniques are versatile tools for studying the lipid membranes, because the fluorescence emission is strongly sensitive to dye environment. We have conducted fluorescent solvent relaxation (SR) experiments to explore the hydration and mobility properties in lipid membranes in the presence of different chaotropic ions. We have also carried out Quantum Mechanical (QM) calculations and Molecular Dynamics (MD) simulations for supporting the SR experiments. SR experiments show that small cation (Na+) is attracted to the membrane and increases rigidity ofbilayer, while larger cations (NH/, Cs+) should not. Large anions (CI04·, SCN') adsorl, at the membrane interface more easily than smaller ones (Cl') and significantly change tl!e mobility and hydration of the headgroup region oflipid bilayer. SR study ofhydrophobic part of the membrane show that SR processes are complex there and reflect botl!: faster, intramolecular (torsional relaxation or fonnation of charge transfer state) and slower, intermolecular (SR) relaxation processes. QM calculatiom were used to create force-field for three fluorescent dyes (Prodan, Laurdan and…

Advisors/Committee Members: Ramseyer, Christophe (thesis director), Hof, Martin (thesis director).

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La « conception pour la fabrication » ou DFM (Design for Manufacturing) est une méthode maintenant classique pour assurer lors de la conception des produits simultanément la faisabilité, la qualité et le rendement de la production. Dans l'industrie microélectronique, le Design Rule Manual (DRM) a bien fonctionné jusqu'à la technologie 250nm avec la prise en compte des variations systématiques dans les règles et/ou des modèles basés sur l'analyse des causes profondes, mais au-delà de cette technologie, des limites ont été atteintes en raison de l'incapacité à sasir les corrélations entre variations spatiales. D'autre part, l'évolution rapide des produits et des technologies contraint à une mise à jour « dynamique » des DRM en fonction des améliorations trouvées dans les fabs. Dans ce contexte les contributions de thèse sont (i) une définition interdisciplinaire des AMDEC et analyse de risques pour contribuer aux défis du DFM dynamique, (ii) un modèle MAM (mapping and alignment model) de localisation spatiale pour les données de tests, (iii) un référentiel de données basé sur une ontologie ROMMII (referential ontology Meta model for information integration) pour effectuer le mapping entre des données hétérogènes issues de sources variées et (iv) un modèle SPM (spatial positioning model) qui vise à intégrer les facteurs spatiaux dans les méthodes DFM de la microélectronique, pour effectuer une analyse précise et la modélisation des variations spatiales basées sur l'exploitation dynamique des données de fabrication avec des volumétries importantes.

The DFM (design for manufacturing) methods are used during technology alignment and adoption processes in the semiconductor industry (SI) for manufacturability and yield assessments. These methods have worked well till 250nm technology for the transformation of systematic variations into rules and/or models based on the single-source data analyses, but beyond this technology they have turned into ineffective R&D efforts. The reason for this is our inability to capture newly emerging spatial variations. It has led an exponential increase in technology lead times and costs that must be addressed; hence, objectively in this thesis we are focused on identifying and removing causes associated with the DFM ineffectiveness. The fabless, foundry and traditional integrated device manufacturer (IDM) business models are first analyzed to see coherence against a recent shift in business objectives from time-to-market (T2M) and time-to-volume towards (T2V) towards ramp-up rate. The increasing technology lead times and costs are identified as a big challenge in achieving quick ramp-up rates; hence, an extended IDM (e-IDM) business model is proposed to support quick ramp-up rates which is based on improving the DFM ineffectiveness followed by its smooth integration. We have found (i) single-source analyses and (ii) inability to exploit huge manufacturing data volumes as core limiting factors (failure modes) towards DFM ineffectiveness during technology alignment and adoption efforts…

Advisors/Committee Members: Tollenaere, Michel (thesis director), Siadat, Ali (thesis director).

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L’objectif de ces travaux de thèse est de contribuer à la compréhension d’un procédé de mise en forme composite appelé EPITHER. Il s’agit d’un procédé visant la réalisation de pièces composites massives à utilisations structurelles pour les marchés de l’automobile et de l’aéronautique. Il a été breveté en 2011 et en 2015/2016.Les trois étapes de réalisation des pièces EPITHER sont les suivantes : enroulement d’une préforme en optimisant l’anisotropie du composite en fonction des chemins d’efforts de la pièce réelle, mise en forme de la préforme par thermoformage, apport de propriétés morphologiques supplémentairesLes travaux de thèse s’orientent autour de trois axes majeurs : la mise en place d’une phase expérimentale, la compréhension des étapes de consolidation des pièces et l’influence des paramètres de mise en forme.

The objective of this work is to contribute to the comprehension of a new composite forming process which name is EPITHER. This forming process was created to produce massive composites parts used for structural applications in automotive and aeronautics industries. Two patents have been deposed in 2011 and in 2015/2016.There are three steps in the forming process EPITHER: winding a preform in order to maximize and optimize the anisotropy of the composite considering the mechanical specifications of the final part, forming the preform by a thermoforming step, add morphological properties in a last step.The Phd deals with three major research axis: setting up an experimental study, the comprehension of the consolidation steps and a study of the consolidation parameters.

Advisors/Committee Members: Bigot, Régis (thesis director).

▼ L’acier inoxydable est un alliage important pour le développement technique d’une société moderne; cela a été découvert au début du 20ème siècle. Cependant, leur système d'alliage de base, Fe-Cr, est affecté par une lacune de miscibilité à basse température (<600 °C) présent dans le diagramme de phases. Les alliages présentant une lacune de miscibilité dans leur diagramme de phase ont tendance à se décomposer. Ce phénomène également connu sous le nom de "fragilisation à 475 °C", est d’une importance technique, car la décomposition modifie les propriétés mécaniques de ces alliages; dans ce cas présente, par la perte de ductilité et de résistance aux chocs. La tendance à la décomposition augmente avec la diminution de la température, ce qui limite la température de service supérieure à environ 300 °C, limitant ainsi la durée de vie de ces alliages. Étant donné que la fragilisation peut provoquer une défaillance soudaine de ces alliages, cet aspect nuit à leur utilisation en tant que composants structurels dans les secteurs du transport et de l’énergie. La décomposition des alliages Fe-Cr pose un défi aux techniques de caractérisation traditionnelles, car les variations de composition se produisent à l'échelle nanométrique. Par conséquent, la sonde atomique tomographique de pointe a été utilisée pour étudier ces variations de composition à l'échelle atomique en 3D. La modélisation atomistique corrélative a été utilisée pour améliorer davantage la compréhension du processus de décomposition dans ces alliages ; ce modèle était basé sur la théorie de la fonction de densité atomique. Pour émuler la décomposition améliorée du matériau, causée par la température et/ou une charge externe, la décomposition dans ce projet est stimulée par une température de service supérieure à la normale. Dont la nécessité de connaître la limite exacte de la lacune de miscibilité. Ainsi, la nécessité d'évaluer la limite supérieure de température de cette décomposition dans le système Fe-Cr est née de résultats non concluants des analyses de la littérature existant. Par conséquent, un four de haute précision en combinaison avec une sonde atomique tomographique a été utilisé pour étudier la décomposition et l’agglomération dans le système Fe-Cr d’une manière plus précise que jamais. En outre, d’explorer en détail l’emplacement de la limite de la lacune de miscibilité. La décomposition de ces alliages au cours du vieillissement modifie les propriétés mécaniques. Ainsi, en raison de leur utilisation en tant que composants structurels, le comportement de décomposition dû au vieillissement a été étudié, ainsi que le vieillissement dû à la charge externe. Cette dernière situation se rencontre également dans des applications réelles pendant le service, émulées par le vieillissement dû à la pression en utilisant une simple force de traction. Afin d'examiner en détail l'effet de la pression externe, l'orientation du grain par rapport à la direction de traction a été prise en compte lors d'un simple vieillissement thermique et lors de l’application d’une… Advisors/Committee Members: Zapolsky, Héléna (thesis director), Danoix, Frédéric (thesis director).

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Les récepteurs couplés aux protéines G représentent la plus grande famille de récepteurs membranaires. Parmi eux, nous avons choisi d’étudier deux récepteurs apparentés : les récepteurs de la prokinéticine 1 et 2. Ces deux récepteurs ont pour ligands des hormones de nature peptidique, divisées en deux sous-groupes : les prokinéticines 1 et 2. Ces deux prokinéticines sont impliquées dans plusieurs processus physiologiques en se liant à leurs récepteurs PKR1 et PKR2. Il a été récemment montré que la prokinéticine 2 pouvait stimuler la prolifération et la différenciation des cellules souches progénitrices cardiaques, via les récepteurs PKR1 et PKR2. Il a également été reporté que l’activation de PKR1 protège les cardiomyocytes et les cellules progénitrices cardiaques de l’apoptose. Afin d’étudier ces effets nous avons synthétisé des agonistes non-peptidiques du récepteur PKR1. Nous avons donc poursuivi les études de pharmacomodulation d’une première famille de composés et développé une seconde famille d’agonistes potentiels originaux, déterminée par des études de modélisation moléculaire. Une sonde fluorescente a été synthétisée afin d’évaluer la liaison de nouveaux composés. Au cours de ces travaux nous avons découvert une nouvelle réaction multi-composante permettant la synthèse d’un composé dihydropyrrole polyfonctionnel. Nous nous sommes alors intéressés à son mécanisme et à sa limitation chimique dans le but de former de nouveaux hétérocycles fonctionnalisés.

The G protein-coupled receptors represent the largest familly of membrane receptors. Among them,we choose to study two related receptors: prokineticin receptors 1 and 2. These two receptors have peptidic hormone ligands, divided in two sub-groups: prokineticins 1 and 2. Both prokineticins are involved in many physiological processes by binding to their receptors PKR1 and PKR2. It has recently been shown that prokineticin 2 could stimulate proliferation and differentiation of cardiac progenitor cells. It was also reported that activation of PKR1 protects cardiomyocytes and cardiac progenitor cells from apoptosis. To investigate these effects we synthesized non-peptidic receptor PKR1. We continued pharmacodulation studies of a first familly of compounds and developped a second familly of original potential agonists, determined by molecular modeling studies. A fluorescent probe was synthesized to access the binding of novel compounds. During this work we discovered a new multi-component reaction for the synthesis of a polyfunctional dihydrpyrrol compound. We then interested in the mechanism and its chemical limitation in order to form new functionalized heterocycles.

Advisors/Committee Members: Désaubry, Laurent (thesis director).

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Dans cette thèse, nous fournissons une aide à la décision pour un projet d’intégration d’un système de manutention automatisé (ou Automated Material Handling System (AMHS)) dans une unité de fabrication de semi-conducteurs d’ancienne génération (wafer fab 200mm). Les travaux sont réalisés en collaboration avec l’entreprise STMicroelectronics à Rousset. Étant donné que ce type d’unité de fabrication n’a pas été initialement conçu pour avoir une manutention automatisée, le challenge consiste à proposer un AMHS efficace pour améliorer la flexibilité et la productivité. Du côté industriel, vue l’ampleur financière et technique, une attention particulière doit être accordée à ce projet afin de garantir sa réussite.Sur un niveau stratégique, nous avons proposé une méthodologie pour fournir les lignes directrices du projet d’automatisation de la manutention. Cette méthodologie garantie une intégration efficace et structurée de l’AMHS dans la globalité de la wafer fab. Ensuite, nous avons abordé la définition d’une méthode d’aide à la décision pour le déploiement de l’AMHS dans les déférents ateliers de production de l’unité de fabrication.Dans la dernière partie de la thèse, sur un niveau tactique, le travail a été orienté vers l’automatisation de la manutention en local en considérant un seul atelier de production à la fois. Ainsi, une méthodologie pour développer une conception "optimisée" et robuste d’un AMHS dans un atelier existant et fonctionnel a été proposée en se basant sur une approche de modélisation et simulation.Les travaux de recherche menés dans cette thèse ont été appliqués sur le cas de STMicroelectronicsà Rousset.

In this thesis, we provide a decision support for an Automated Material Handling System (AMHS) integration project in a legacy semiconductor manufacturing facility, called 200mm wafer fab. The work is carried out in collaboration with the company STMicroelectronics in Rousset. Since this type of manufacturing facility was not originally designed to have an automated handling, the challenge is to provide a relevant AMHS to improve flexibility and productivity. On the industrial side, given the financial and technical scale, special attention should be given to the project to ensure its success.At a strategic level, we proposed a methodology to provide the guidelines for the handling automation project. This methodology ensures an efficient and structured integration of the AMHS in the whole wafer fab. Then, we provided a decision support method to the AMHS deployment in the different workshops.In the last part of the thesis, on a tactical level, the work was directed towards the handling automation in a local vision by considering only one production workshop at a time. Hence, a methodology for developing an "optimized" and robust AMHS design in an existing and functional workshop was proposed based on a modeling and simulation approach.The research works carried-out in this thesis have been applied to the case of STMicroelectronics in Rousset.

Advisors/Committee Members: Yugma, Galliam Claude (thesis director).

▼ Nesta tese o drama em torno da questão agrária, vivido pelo sujeito duplamente denominado brasiguaio/brasiguayo, transforma-se em objeto de análise para refletirmos a propósito de questões como discurso (nosso objeto teórico) memória e fabricação/construção discursiva das identidades. Expulsos dos campos brasileiros, no século XX, pela mecanização da agricultura nacional, pela concentração fundiária e pelo milagre econômico, esses camponeses acabaram atravessando a fronteira física, em direção ao Paraguai, atraídos pelas promessas de terras baratas e pela possibilidade de uma vida melhor. Cinquenta anos após a emigração, esses trabalhadores e seus descendentes continuam a tomar parte em conflitos fundiários, agora em território paraguaio. O desdobramento de disputas pela terra com campesinos paraguaios é novamente a expulsão de inúmeros imigrantes brasileiros que, não tendo como comprovar a titulação de suas propriedades, são obrigados a voltar ao Brasil integrando-se a outros movimentos nacionais, como o MST, que lutam pela Reforma Agrária neste país. Tomando como ponto de partida essas condições de produção, debruçamo-nos sobre o tema Discursos, memórias e fabricação/construção discursiva da identidade: os brasiguaios nos dois lados da linha, com o objetivo de buscar, por meio da análise vertical de um corpus constituído por mais de 75 sequências discursivas recortadas de revistas brasileiras, jornais publicados no Brasil e no exterior e depoimentos registrados em estudos acadêmicos, regularidades discursivas que ajudem a evidenciar como o acontecimento, a memória social e discursiva e os efeitos de sentido são articulados pelos sujeitos nos discursos dos/sobre os brasiguaios/brasiguayos, enunciados de ambos os lados da linha da fronteira Brasil-Paraguai. As sequências são analisadas pelo viés da Análise do Discurso de linha francesa (AD) a partir da voz teórica de Michel Pêcheux. O trabalho está estruturado em quatro capítulos. O primeiro capítulo apresenta as raízes dos movimentos sociais em território brasileiro, discutindo questões em torno da Reforma Agrária. O segundo trata das condições de produção de emergência do acontecimento enunciativo brasiguaio/brasiguayo, no cenário político mundial. O terceiro apresenta as noções teóricas da Análise do Discurso (AD) que constituem nosso dispositivo de análise e o quarto analisa o discurso do/sobre os brasiguaios/brasiguayos a partir das SD recortadas. As análises evidenciam que a denominação/designação brasiguaio/brasiguayo está associada a uma fabricação/construção discursiva heterogênea de identidade, regulada pela existência de um jogo oblíquo de efeitos de sentido instaurado em ambos os lados da linha de fronteira Brasil-Paraguai. Esse jogo resulta das condições de produção dos discursos e das FD nas quais se inscrevem os sujeitos enunciadores e vão sendo instaurados na dispersão e circulação dos discursos, produzindo contradições no entremeio das FD que mobilizam a denominação/designação. Pelo viés dessa contradição pode-se constatar a existência de um embate… Advisors/Committee Members: Indursky, Freda.

▼ Cette thèse se décompose en deux parties. Dans la première, nous nous intéressons au premier champ critique, Hc1, du titanate de strontium, que nous mesurons à l’aide d’un réseau de microsondes de Hall taille dans un gaz bidimensionnel. La valeur du premier champ critique nous permet alors d’évaluer la densité superfluide à six différents dopages couvrant l’ensemble du dôme supraconducteur. À bas dopage, nous trouvons que celle-ci correspond à la densité de porteurs dans l’état normal tandis qu’au-delà du dopage optimal, celle-ci chute drastiquement. En plaçant nos résultats dans le contexte de la loi de Homes, nous voyons que cette chute s’explique par l’entrée dans la limite sale. Un lissage multibande de Hc1(T), dans ce contexte semble également indiquer que la supraconductivité émerge de la bande la plus basse et est seulement induite dans les deux autres bandes. Dans la seconde partie, nous regardons l’évolution de la densité de porteurs, n, du cuprate Nd-LSCO. Nous mesurons ainsi six échantillons de dopages proches du point critique pseudogap, p*, via trois sondes de transport : effet Hall, résistivité et effet Seebeck. Nous trouvons que n chute de 1+p a p a l’entrée dans la phase pseudogap. En comparant les différentes sondes, nous montrons que cette chute est due à une reconstruction de la surface de fermi et qu’il existe sûrement des poches d’électrons et de trous juste en dessous de p*. Ceci est en accord, entre autres, avec un scénario antiferromagnétique. Finalement, nous trouvons que la mobilité est inchangée à l’entrée dans la phase pseudogap et que les mesures de transports semblent insensibles à la divergence de la masse effective vue par chaleur spécifique. Advisors/Committee Members: Taillefer, Louis (advisor), Behnia, Kamran (advisor).

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L’analyse de la réception critique des nouvelles formes d’art apparaissant dès la fin des années 1950 et se développant au cours des années 1960, en particulier dans le champ de la sculpture et des œuvres en trois dimensions, constitue le socle de notre réflexion. Celle-ci vise à mettre en lumière les profondes évolutions que connaissent les processus de conception et de production des œuvres en trois dimensions, chez des artistes que la réception critique « à chaud » puis l’histoire de l’art ont séparés en fonction de critères stylistiques : néo-dada, pop, minimal… L’observation de ces déplacements de la pratique, intégrant des matériaux et des modes de production industriels (ou résistant à ces derniers) offre une autre approche des enjeux de l’art de cette période, qui voit s’éloigner la figure archétypale et héroïque du sculpteur moderniste incarnée par David Smith, et s’élaborer la figure nouvelle de l’artiste « post-studio ». Parallèlement, apparaissent de nouveaux soutiens, institutionnels, financiers et surtout techniques, pour les artistes produisant des œuvres en trois dimensions et délégant tout ou partie de la fabrication à des sociétés industrielles. Un nouveau type d’entreprise voit le jour, spécialisé dans la fabrication d’œuvres en trois dimensions et de sculptures monumentales. Au début des années 1970, les nouveaux modes de fabrication expérimentés durant la décennie précédente sont parfaitement intégrés à l’économie générale de l’art. En proposer une forme d’archéologie afin d’en comprendre les motivations initiales vise à mieux penser les enjeux actuels des pratiques artistiques ayant recours à la fabrication déléguée

The analysis of the critical reception of the new forms of art appearing from the end of the 1950s and developing during the 1960s, especially in the field of sculpture and tridimensional works, constitutes the foundation of our thought. It aims at bringing to light the profound shifts in the conception and production processes of the works in three dimensions, made by artists separated by the critical reception then the art history according to stylistic criteria : Neo-Dada, Pop, Minimal, and so on. To observe these displacements of the art practice, integrating industrials materials and means of production (or resisting them) offers another approach of the art stakes in this period, which sees the archetypal and heroic figure of the modernist sculptor (embodied by David Smith) fading, and elaborating the new figure of the post-studio artist. At the same time, new supports (institutional, financial and especially technical) appear for the artists producing works in three dimensions and delegating all or any of the manufacturing to industrial companies. A new type of company, specialized in the manufacturing of works in three dimensions and monumental sculptures, is born. In the early 1970s, the new means of manufacturing experienced during the previous decade are perfectly integrated into the general economy of art. To propose a kind of archeology of these means in order to…

Advisors/Committee Members: Chassey, Éric de (thesis director).

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L’intégration du langage informatique dans l’architecture et l’ingénierie a commencé dès les années 1960, mais a connu un réel essor dans les années 1990. Les outils de modélisation ont alors progressivement fait émerger une nouvelle architecture. Tout d’abord baptisée « architecture blob », on lui a ensuite attribué le nom de « blobisme » et ses dérivés sont aujourd’hui appelés « architecture non standard ». Au cours de la dernière décennie, certains chercheurs comme Mario Carpo ou praticiens comme Patrick Schumacher ont introduit les termes de « paramétrisme », « customisation de masse », et « architecture non standard » pour définir ces nouvelles constructions complexes. Elles ne sont pas nécessairement savantes, mais ont été conçues grâce à des outils numériques et réalisées avec des méthodes de fabrication digitales. Cette thèse prend appui sur le postulat qu’une approche non standard dans un projet est loin de se résumer à une démarche purement plastique ou fonctionnelle : elle est destinée à produire des objets constructibles. Le domaine d’étude est celui des murs et enveloppes construites en bois et plus particulièrement les parois de type cellulaire. Ce travail inclut donc un outil paramétrique d’aide à la conception (ACPT, Aided-Conception Parametric Tool) et à la fabrication qui peut accompagner les concepteurs dans l’exploration de solutions non-standards pour des problèmes architecturaux spécifiques Cet outil paramétrique et intégré s’appuie sur une modélisation géométrique et technique des parois murales et des différents dispositifs cellulaires qui les composent. L’approche paramétrique autorise le développement de nombreuses variantes morphologiques. Sa dimension intégrée permet la production et l’optimisation des données tant topologiques que constructives. La production grandeur nature d’une paroi réalisée par un robot de coupe a servi de cadre expérimental pour démontrer les potentialités de notre approche mais aussi en identifier les difficultés. Les améliorations effectuées ont conduit à produire une série de clusters (groupes de fonctions) pour Rhinoceros-Grasshopper (RGH) qui ont permis de mettre en oeuvre la première version opérationnelle de cet outil, baptisée Fab-Cell

The integration of computing language into architecture and engineering has been present since the 1960s but it only proved practical by the 1990s when modeling tools started to participate in an architectural shift that has conceptually mutated through the years. By then, the trend was called “blob architecture” and thirteen years ago, trends succeeding “blobism” were named as non-standard architecture. In the last ten years, academicians like Mario Carpo and practitioners such as Patrick Schumacher nested the terms parametricism, mass customization, and nonstandard architecture to define those complex –not necessarily complicated architectures created by using of digital tools and aided-manufacturing methods. This thesis is underpinned on the fact that using the non-standard approach in any architectural project needs…

Advisors/Committee Members: Bignon, Jean-Claude (thesis director), Duchanois, Gilles (thesis director).

▼ Inventée en 1983, comme procédé de prototypage rapide, la fabrication additive (FA) est aujourd’hui considérée comme un procédé de fabrication quasiment au même titre que les procédés conventionnels. On trouve par exemple des pièces obtenues par FA dans des structures d’aéronef. Cette évolution de la FA est due principalement à la liberté de forme permise par le procédé. Le développement de diverses techniques sur le principe de fabrication couche par couche et l’amélioration en quantité et en qualité de la palette de matériaux pouvant ainsi être mis en forme, ont été les moteurs de cette évolution. De nombreuses autres techniques et matériaux de FA continuent de voir le jour. Dans le sillage de la FA (communément appelée impression 3D) a émergé un autre mode de fabrication : l’impression 4D (I4D). L’I4D consiste à explorer l’interaction matériaux intelligents (MIs) – FA. Les MIs sont des matériaux dont l’état change en fonction d’un stimulus ; c’est le cas par exemple des matériaux thermochromiques dont la couleur change en réponse à la chaleur ou des hydrogels qui peuvent se contracter en fonction du pH d’un milieu aqueux ou de la lumière. Les objets ainsi obtenus ont – en plus d’une forme initiale (3D) – la capacité de changer d’état (en fonction des stimuli auxquels sont sensibles les MIs dont ils sont faits) d’où la 4e dimension (temps). L’I4D fait – à juste titre – l’objet d’intenses recherches concernant l’aspect fabrication (exploration de nouveaux procédés et matériaux, caractérisation, etc.). Cependant très peu de travaux sont entrepris pour accompagner les concepteurs (qui, a priori, ne sont ni experts FA ni des experts de MIs) à l’utiliser dans leurs concepts. Cette nouvelle interaction procédé-matériau requiert en effet des modèles, des méthodologies et outils de conception adaptés. Cette thèse sur la conception pour l’impression 4D a pour but de combler ce vide méthodologique. Une méthodologie de conception pour la FA a été proposée. Cette méthodologie intègre les libertés (forme, matériaux, etc.) et les contraintes (support, résolution, etc.) spécifiques à la FA et permet aussi bien la conception de pièces que celle d’assemblages. En particulier, la liberté de forme a été prise en compte en permettant la génération d’une géométrie minimaliste basée sur les flux fonctionnels (matière, énergie, signal) de la pièce. Par ailleurs, les contributions de cette thèse ont porté sur la conception avec les matériaux intelligents. Parce que les MIs jouent plus un rôle fonctionnel que structurel, les préoccupations portant sur ces matériaux doivent être menées en amont du processus de conception. En outre, contrairement aux matériaux conventionnels (pour lesquels quelques valeurs de paramètres peuvent suffire comme information au concepteur), les MIs requièrent d’être décrits plus en détails (stimulus, réponse, fonctions, etc.). Pour ces raisons un système d’informations orientées conception sur les MIs a été mis au point. Ce système permet, entre autre, d’informer les concepteurs sur les capacités des MIs et aussi… Advisors/Committee Members: Gomes, Samuel (thesis director), Montavon, Ghislain (thesis director), Demoly, Frédéric (thesis director).