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Smart City: Implementation and development of platforms for the management of SunRise Smart Campus
Smart City: Implementation and development of platforms for the management of SunRise Smart Campus


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Ce travail concerne la mise en place de plateformes professionnelles informatiques et le développement de la plate-forme SunRise pour la gestion d'une Smart City. Il s’inscrit dans le cadre du projet SunRise qui vise à transformer le campus Cité Scientifique de l'Université de Lille en une «ville intelligente et durable». Le campus est représentatif d'une petite ville de 25 000 habitants et de 100 km de réseaux urbains. Cette thèse comprend cinq parties. La première partie comprend un état de l’art concernant les Smart Cities avec ses définitions et ses composantes. La deuxième partie présente le rôle des données dans les villes intelligentes, ainsi que les dernières technologies utilisées pour la gestion des villes intelligentes. Il présente également les différentes architectures et plateformes existantes pour la gestion d'une Smart City. La troisième partie présente le démonstrateur SunRise Smart City, sur lequel s’appuie cette thèse. La partie détaille l'instrumentation du site de démonstration ainsi que le modèle SIG du démonstrateur. La quatrième partie concerne l'architecture des deux plateformes professionnelles PI System et OpenDataSoft ainsi que leur mise en place et leur utilisation pour l'analyse de la consommation d'eau. La dernière partie décrit l'architecture de la plateforme SunRise et détaille ses couches. Il présente également les étapes du développement et de l’implémentation de la plateforme.
This work concerns the implementation of professional platforms and the development of SunRise platform for managing a Smart City. It is a part of SunRise project, which aims at turning the Scientific Campus of the University of Lille into a large-scale demonstrator site of the "Smart and Sustainable City". The campus is representative to a small town of 25000 inhabitants and 100 km of urban infrastructure. This thesis includes five parts. The first part includes a literature review concerning the Smart Cities with its definitions and components. The second part presents the role of data in Smart Cities, as well as the latest technologies that are used for Smart City management. It presents also the different existing architectures and platforms for management a Smart City. The Third part presents the SunRise Smart City demonstrator, which is used as a basis for this thesis. The part details the instrumentation installed in the demo site as well as the GIS model of the demonstrator. The fourth part concerns the architecture of the two professional platforms PI System and OpenDataSoft as well as their implementation and use for the analysis of water consumption. The last part describes the architecture of the platform SunRise and details its layers. It presents also the stages of the platform development and implementation.
Ce travail concerne la mise en place de plateformes professionnelles informatiques et le développement de la plate-forme SunRise pour la gestion d'une Smart City. Il s’inscrit dans le cadre du projet SunRise qui vise à transformer le campus Cité Scientifique de l'Université de Lille en une «ville intelligente et durable». Le campus est représentatif d'une petite ville de 25 000 habitants et de 100 km de réseaux urbains. Cette thèse comprend cinq parties. La première partie comprend un état de l’art concernant les Smart Cities avec ses définitions et ses composantes. La deuxième partie présente le rôle des données dans les villes intelligentes, ainsi que les dernières technologies utilisées pour la gestion des villes intelligentes. Il présente également les différentes architectures et plateformes existantes pour la gestion d'une Smart City. La troisième partie présente le démonstrateur SunRise Smart City, sur lequel s’appuie cette thèse. La partie détaille l'instrumentation du site de démonstration ainsi que le modèle SIG du démonstrateur. La quatrième partie concerne l'architecture des deux plateformes professionnelles PI System et OpenDataSoft ainsi que leur mise en place et leur utilisation pour l'analyse de la consommation d'eau. La dernière partie décrit l'architecture de la plateforme SunRise et détaille ses couches. Il présente également les étapes du développement et de l’implémentation de la plateforme.
This work concerns the implementation of professional platforms and the development of SunRise platform for managing a Smart City. It is a part of SunRise project, which aims at turning the Scientific Campus of the University of Lille into a large-scale demonstrator site of the "Smart and Sustainable City". The campus is representative to a small town of 25000 inhabitants and 100 km of urban infrastructure. This thesis includes five parts. The first part includes a literature review concerning the Smart Cities with its definitions and components. The second part presents the role of data in Smart Cities, as well as the latest technologies that are used for Smart City management. It presents also the different existing architectures and platforms for management a Smart City. The Third part presents the SunRise Smart City demonstrator, which is used as a basis for this thesis. The part details the instrumentation installed in the demo site as well as the GIS model of the demonstrator. The fourth part concerns the architecture of the two professional platforms PI System and OpenDataSoft as well as their implementation and use for the analysis of water consumption. The last part describes the architecture of the platform SunRise and details its layers. It presents also the stages of the platform development and implementation.
03-09-2019
03-09-2019
Thèse
Thèse

Performance des alliances Nord-Sud : mise en perspective des facteurs spécifiques aux partenaires et relatifs à leurs comportements
Performance des alliances Nord-Sud : mise en perspective des facteurs spécifiques aux partenaires et relatifs à leurs comportements


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La performance de l’alliance est une thématique largement abordée dans la littérature mais demeure controversée. Une difficulté majeure dans l’évaluation du succès des alliances est principalement liée à la définition du concept de performance de l’alliance, au problème de sa mesure ainsi qu’aux facteurs qui lui sont associés. Cette recherche se propose d’explorer le concept de performance de l’alliance, d’identifier ses déterminants parmi les facteurs spécifiques aux partenaires, les facteurs comportementaux ainsi que les mécanismes à travers lesquels il serait influencé. Un modèle conceptuel a été développé à partir d’une revue de la littérature et a été testé sur un échantillon de 136 entreprises tunisiennes du secteur industriel, engagées dans des alliances avec des firmes européennes et américaines. Les résultats ont démontré que pour les facteurs spécifiques aux partenaires, seule la proximité culturelle possède un impact positif et direct sur la performance de l’alliance. La complémentarité des ressources et l’expérience d’un partenaire particulier agissent indirectement sur la performance de l’alliance à travers les dimensions confiance et communication du capital relationnel. Ces dernières jouent un rôle central pour assurer la performance de l’alliance. Par ailleurs, seule la dimension communication du capital relationnel affecte positivement la coopération. En revanche, les résultats ont souligné un effet non significatif de la proximité organisationnelle, de l’engagement et de la coopération sur la performance de l’alliance. La recherche a également contribué à la validation empirique d’un construit de second ordre pour la performance de l’alliance.
Alliance performance is a topic that is widely discussed in the literature but remains controversial. A major difficulty in assessing alliance success is mainly related to the definition of alliance performance concept, to the problem of its measurement and to the factors associated with it. This research aims to explore the alliance performance concept, to identify its determinants among partner specific factors, behavioral attributes and the mechanisms through which it would be influenced. A conceptual model was developed based on a literature review and was tested on a sample of 136 Tunisian companies in the industrial sector, engaged in alliances with European and American firms. The results showed that for partner-specific factors, only the cultural proximity has a direct and a positive impact on alliance performance. Complementary resources and partner specific experience act indirectly on alliance performance through trust and communication, dimensions of the relational capital. The latter play a central role in ensuring alliance performance. Moreover, only the dimension communication of relational capital affects positively cooperation. On the other hand, the results underlined a non-significant effect of organizational proximity, commitment and cooperation on alliance performance. The research has also contributed to the empirical validation of a second order construct for alliance performance in a Tunisian context.
La performance de l’alliance est une thématique largement abordée dans la littérature mais demeure controversée. Une difficulté majeure dans l’évaluation du succès des alliances est principalement liée à la définition du concept de performance de l’alliance, au problème de sa mesure ainsi qu’aux facteurs qui lui sont associés. Cette recherche se propose d’explorer le concept de performance de l’alliance, d’identifier ses déterminants parmi les facteurs spécifiques aux partenaires, les facteurs comportementaux ainsi que les mécanismes à travers lesquels il serait influencé. Un modèle conceptuel a été développé à partir d’une revue de la littérature et a été testé sur un échantillon de 136 entreprises tunisiennes du secteur industriel, engagées dans des alliances avec des firmes européennes et américaines. Les résultats ont démontré que pour les facteurs spécifiques aux partenaires, seule la proximité culturelle possède un impact positif et direct sur la performance de l’alliance. La complémentarité des ressources et l’expérience d’un partenaire particulier agissent indirectement sur la performance de l’alliance à travers les dimensions confiance et communication du capital relationnel. Ces dernières jouent un rôle central pour assurer la performance de l’alliance. Par ailleurs, seule la dimension communication du capital relationnel affecte positivement la coopération. En revanche, les résultats ont souligné un effet non significatif de la proximité organisationnelle, de l’engagement et de la coopération sur la performance de l’alliance. La recherche a également contribué à la validation empirique d’un construit de second ordre pour la performance de l’alliance.
Alliance performance is a topic that is widely discussed in the literature but remains controversial. A major difficulty in assessing alliance success is mainly related to the definition of alliance performance concept, to the problem of its measurement and to the factors associated with it. This research aims to explore the alliance performance concept, to identify its determinants among partner specific factors, behavioral attributes and the mechanisms through which it would be influenced. A conceptual model was developed based on a literature review and was tested on a sample of 136 Tunisian companies in the industrial sector, engaged in alliances with European and American firms. The results showed that for partner-specific factors, only the cultural proximity has a direct and a positive impact on alliance performance. Complementary resources and partner specific experience act indirectly on alliance performance through trust and communication, dimensions of the relational capital. The latter play a central role in ensuring alliance performance. Moreover, only the dimension communication of relational capital affects positively cooperation. On the other hand, the results underlined a non-significant effect of organizational proximity, commitment and cooperation on alliance performance. The research has also contributed to the empirical validation of a second order construct for alliance performance in a Tunisian context.
03-09-2019
03-09-2019
Thèse
Thèse
En optique quantique, la nature quantique de la lumière se manifeste dans des effets d’ordonnement d’opérateurs, inexistants en optique classique. Cette thèse est consacrée à une étude détaillée de ce type d’effets d’ordonnement dus à la dynamique des systèmes physiques. Nous considérons deux systèmes en particulier, 1) la conversion paramétrique descendante dans un milieu χ (2), et 2) un ion dans un piège de Paul entraı̂né par un champ classique; décrit par un modèle de Jaynes-Cummings non linéaire. Les effets d’ordonnement dans ces systèmes dynamiques sont étudiés via le développement et l’approximation de Magnus. Dans le scénario de conversion paramétrique descendante, nous considérons deux cas, (i) une pompe monochromatique (où une solution exacte de la dynamique est connue) et (ii) une pompe spectralement large. Pour la pompe monochromatique, nous écrivons explicitement la décomposition de Bloch-Messiah et obtenons les modes propres et les paramètres de compression. Nous comparons ces résultats exacts avec les approximations de Magnus en incluant certains ou aucun effets d’ordonnement. Nous effectuons une analyse similaire pour la pompe spectralement large lorsque la décomposition de Bloch-Messiah ne peut être évaluée que numériquement. Pour le modèle dynamique de Jaynes-Cummings non linéaire, nous analysons, à nouveau, les effets d’ordonnement via des approximations de Magnus et obtenons la solution exacte, qui n’avait pas été publiée dans la littérature auparavant. Enfin, nous évaluons pour la première fois les limites supérieures exactes (qui dépassent les limites suffisantes) de la convergence du développement de Magnus pour les deux modèles dynamiques à solutions exactes.
In quantum optics, the quantum nature of light manifests itself in operator ordering effects, nonexistent in classical optics. This thesis is devoted to a detailed study of such ordering effects that are due to the dynamics of physical systems. We consider two systems in particular, 1) parametric down-conversion in a χ(2) medium, and 2) an ion in a Paul trap driven by a classical field; described by a nonlinear Jaynes-Cummings model. Ordering effects in these dynamical systems are studied via the Magnus expansion and approximation. In the parametric down-conversion scenario we consider two cases, (i) a monochromatic pump (where an exact solution of the dynamics is known), and (ii) a spectrally broad pump. For the monochromatic pump, we write explicitly the Bloch-Messiah decomposition and obtain the squeezing eigenmodes and parameters. We compare these exact results with the Magnus approximations that contain some or no ordering effects. We perform similar analysis for the spectrally broad pump, where the Bloch-Messiah decomposition can only be evaluated numerically. For the dynamics in the nonlinear Jaynes-Cummings model we again analyze ordering effects via Magnus approximations and obtain the exact solution, which has not been published in the literature before. Lastly, we evaluate the exact upper bounds (which exceed sufficient bounds) of convergence of the Magnus expansion for the two models with exact solutions, for the first time.
En optique quantique, la nature quantique de la lumière se manifeste dans des effets d’ordonnement d’opérateurs, inexistants en optique classique. Cette thèse est consacrée à une étude détaillée de ce type d’effets d’ordonnement dus à la dynamique des systèmes physiques. Nous considérons deux systèmes en particulier, 1) la conversion paramétrique descendante dans un milieu χ (2), et 2) un ion dans un piège de Paul entraı̂né par un champ classique; décrit par un modèle de Jaynes-Cummings non linéaire. Les effets d’ordonnement dans ces systèmes dynamiques sont étudiés via le développement et l’approximation de Magnus. Dans le scénario de conversion paramétrique descendante, nous considérons deux cas, (i) une pompe monochromatique (où une solution exacte de la dynamique est connue) et (ii) une pompe spectralement large. Pour la pompe monochromatique, nous écrivons explicitement la décomposition de Bloch-Messiah et obtenons les modes propres et les paramètres de compression. Nous comparons ces résultats exacts avec les approximations de Magnus en incluant certains ou aucun effets d’ordonnement. Nous effectuons une analyse similaire pour la pompe spectralement large lorsque la décomposition de Bloch-Messiah ne peut être évaluée que numériquement. Pour le modèle dynamique de Jaynes-Cummings non linéaire, nous analysons, à nouveau, les effets d’ordonnement via des approximations de Magnus et obtenons la solution exacte, qui n’avait pas été publiée dans la littérature auparavant. Enfin, nous évaluons pour la première fois les limites supérieures exactes (qui dépassent les limites suffisantes) de la convergence du développement de Magnus pour les deux modèles dynamiques à solutions exactes.
In quantum optics, the quantum nature of light manifests itself in operator ordering effects, nonexistent in classical optics. This thesis is devoted to a detailed study of such ordering effects that are due to the dynamics of physical systems. We consider two systems in particular, 1) parametric down-conversion in a χ(2) medium, and 2) an ion in a Paul trap driven by a classical field; described by a nonlinear Jaynes-Cummings model. Ordering effects in these dynamical systems are studied via the Magnus expansion and approximation. In the parametric down-conversion scenario we consider two cases, (i) a monochromatic pump (where an exact solution of the dynamics is known), and (ii) a spectrally broad pump. For the monochromatic pump, we write explicitly the Bloch-Messiah decomposition and obtain the squeezing eigenmodes and parameters. We compare these exact results with the Magnus approximations that contain some or no ordering effects. We perform similar analysis for the spectrally broad pump, where the Bloch-Messiah decomposition can only be evaluated numerically. For the dynamics in the nonlinear Jaynes-Cummings model we again analyze ordering effects via Magnus approximations and obtain the exact solution, which has not been published in the literature before. Lastly, we evaluate the exact upper bounds (which exceed sufficient bounds) of convergence of the Magnus expansion for the two models with exact solutions, for the first time.
03-09-2019
03-09-2019
Thèse
Thèse

Développement de nouveaux catalyseurs hétérogènes sélectifs pour l’amination directe des alcools
Développement de nouveaux catalyseurs hétérogènes sélectifs pour l’amination directe des alcools


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Les amines sont des composés largement utilisés dans l’industrie et dont, au vu des études récentes, la demande devrait augmenter dans les années à venir. À cet égard, le développement de technologies efficaces et écologiquement responsables pour leur production est nécessaire pour notre société. La transformation des alcools en amines via le mécanisme de borrowing hydrogen apparait comme une voie performante et durable. Ce travail se concentre sur le développement de nouvelles formulations hétérogènes pour synthétiser de manière sélective des amines primaires à partir d'alcools et d'ammoniac. Deux formulations bimétalliques ont été développées à partir d’une stratégie séquentielle de criblage intensif et d’optimisation des catalyseurs métalliques supportés. Ces formulations montrent une excellente activité et sélectivité vers l’amine primaire ciblée : la n-octylamine. Finalement, un modèle cinétique a été développé sur la base des données expérimentales collectées. Il permet de bien rendre compte des taux de conversion de l’ensemble complexe de réactions en cascade.
Amines are important building blocks for many fields of the chemical industry and, according to recent studies, its demand is foreseen to increase over the following years. In this regard, the development of efficient and ecologically responsible technologies for its production is necessary for our society. The transformation of alcohols into amines via the so-called borrowing hydrogen mechanism stands out as an efficient and ecological route. This work centers its efforts in the development of novel heterogeneous formulations for the selective synthesis of amines from alcohols and ammonia via a sequential screening and optimization of monometallic and bimetallic supported catalysts. Two bimetallic formulations have been developed showing excellent activity and selectivity towards the targeted primary amine n-octylamine. Finally, a kinetic model has been developed on the basis of the experimental data collected. It correctly predicts the reaction rates of this complex ensemble of cascade reactions.
Les amines sont des composés largement utilisés dans l’industrie et dont, au vu des études récentes, la demande devrait augmenter dans les années à venir. À cet égard, le développement de technologies efficaces et écologiquement responsables pour leur production est nécessaire pour notre société. La transformation des alcools en amines via le mécanisme de borrowing hydrogen apparait comme une voie performante et durable. Ce travail se concentre sur le développement de nouvelles formulations hétérogènes pour synthétiser de manière sélective des amines primaires à partir d'alcools et d'ammoniac. Deux formulations bimétalliques ont été développées à partir d’une stratégie séquentielle de criblage intensif et d’optimisation des catalyseurs métalliques supportés. Ces formulations montrent une excellente activité et sélectivité vers l’amine primaire ciblée : la n-octylamine. Finalement, un modèle cinétique a été développé sur la base des données expérimentales collectées. Il permet de bien rendre compte des taux de conversion de l’ensemble complexe de réactions en cascade.
Amines are important building blocks for many fields of the chemical industry and, according to recent studies, its demand is foreseen to increase over the following years. In this regard, the development of efficient and ecologically responsible technologies for its production is necessary for our society. The transformation of alcohols into amines via the so-called borrowing hydrogen mechanism stands out as an efficient and ecological route. This work centers its efforts in the development of novel heterogeneous formulations for the selective synthesis of amines from alcohols and ammonia via a sequential screening and optimization of monometallic and bimetallic supported catalysts. Two bimetallic formulations have been developed showing excellent activity and selectivity towards the targeted primary amine n-octylamine. Finally, a kinetic model has been developed on the basis of the experimental data collected. It correctly predicts the reaction rates of this complex ensemble of cascade reactions.
03-09-2019
03-09-2019
Thèse
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Composite element method for modelling transient groundwater flow in fractured media and its application to slope stability problem
Composite element method for modelling transient groundwater flow in fractured media and its application to slope stability problem


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Ce travail de thèse propose un modèle numérique complet pour l'écoulement transitoire des eaux souterraines dans les milieux poreux et fracturés et son application sur l’analyse de la stabilité des pentes sous l’effet d’une diminution du niveau de l’eau dans un réservoir. L’écouement de l’eau dans les milieux fracturés est complexe, en raison de la présence d'un grand nombre de fractures et de fortes variations dans les propriétés géométriques et hydrauliques de ces milieux. La thèse est organisée en six chapitres. Le premier chapitre pésente les problèmes abordés et les objectifs de la thèse. Le 2nd chapitre présente une synthèse des analyses numériques de l'écoulement dans les milieux fracturés et de ses effets sur la stabilité des pentes. Le 3ème chapitre présente le développment d’un modèle numérique d'écoulement transitoire saturé dans des milieux fracturés avec une surface libre en utilisant la méthode des éléments composites (CEM). Le 4ème chapitre présente un modèle numérique d'écoulement transitoire à saturation variable, dans les milieux fracturés à l'aide du CEM. Le 5ème chapitre présente une étude de la stabilité des pentes sous l’effet de variation des paramètres hydrauliques et de résistance des sols, et da géométrie des pentes. Le 6ème chapitre présente une étude paramétrique de l'influence des caractéristiques de fracture sur l'écoulement transitoire et la stabilité d’une pente soumise à des conditions de diminution.
This thesis presents a comprehensive numerical method for analyzing transient groundwater flow in porous and fractured media and its application to the analysis of the stability of soil and rock slopes subjected to transient groundwater flow induced by reservoir drawdown conditions. Compared to that of porous media, the analysis of flow in fractured media is relatively complex, due to the presence of a large number of fractures and strong variations in geometric and hydraulic properties. The thesis is organized in six chapters. Chapter 1 presents the issues to be addressed and the thesis objectives. Chapter 2 discusses basic theories related to the numerical analysis of groundwater flow in fractured media and its effects on slope stability. Chapter 3 develops the numerical model of transient, saturated flow in fractured media with a free surface using the composite element method (CEM). Chapter 4 presents the numerical model of transient, variably-saturated flow in fractured media using the CEM. Chapter 5 includes an investigation of the stability of homogeneous soil slopes under drawdown conditions, depending on the drawdown rate, hydraulic and strength parameters of soils, and slope geometry. The last chapter presents a parametric study on the influence of fracture characteristics on transient flow and stability of layered rock slope subjected to drawdown conditions.
Ce travail de thèse propose un modèle numérique complet pour l'écoulement transitoire des eaux souterraines dans les milieux poreux et fracturés et son application sur l’analyse de la stabilité des pentes sous l’effet d’une diminution du niveau de l’eau dans un réservoir. L’écouement de l’eau dans les milieux fracturés est complexe, en raison de la présence d'un grand nombre de fractures et de fortes variations dans les propriétés géométriques et hydrauliques de ces milieux. La thèse est organisée en six chapitres. Le premier chapitre pésente les problèmes abordés et les objectifs de la thèse. Le 2nd chapitre présente une synthèse des analyses numériques de l'écoulement dans les milieux fracturés et de ses effets sur la stabilité des pentes. Le 3ème chapitre présente le développment d’un modèle numérique d'écoulement transitoire saturé dans des milieux fracturés avec une surface libre en utilisant la méthode des éléments composites (CEM). Le 4ème chapitre présente un modèle numérique d'écoulement transitoire à saturation variable, dans les milieux fracturés à l'aide du CEM. Le 5ème chapitre présente une étude de la stabilité des pentes sous l’effet de variation des paramètres hydrauliques et de résistance des sols, et da géométrie des pentes. Le 6ème chapitre présente une étude paramétrique de l'influence des caractéristiques de fracture sur l'écoulement transitoire et la stabilité d’une pente soumise à des conditions de diminution.
This thesis presents a comprehensive numerical method for analyzing transient groundwater flow in porous and fractured media and its application to the analysis of the stability of soil and rock slopes subjected to transient groundwater flow induced by reservoir drawdown conditions. Compared to that of porous media, the analysis of flow in fractured media is relatively complex, due to the presence of a large number of fractures and strong variations in geometric and hydraulic properties. The thesis is organized in six chapters. Chapter 1 presents the issues to be addressed and the thesis objectives. Chapter 2 discusses basic theories related to the numerical analysis of groundwater flow in fractured media and its effects on slope stability. Chapter 3 develops the numerical model of transient, saturated flow in fractured media with a free surface using the composite element method (CEM). Chapter 4 presents the numerical model of transient, variably-saturated flow in fractured media using the CEM. Chapter 5 includes an investigation of the stability of homogeneous soil slopes under drawdown conditions, depending on the drawdown rate, hydraulic and strength parameters of soils, and slope geometry. The last chapter presents a parametric study on the influence of fracture characteristics on transient flow and stability of layered rock slope subjected to drawdown conditions.
03-09-2019
03-09-2019
Thèse
Thèse

Atomic force microscopy usage in a context of multi-mode and multi-sample correlative measures on live cells
Atomic force microscopy usage in a context of multi-mode and multi-sample correlative measures on live cells


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Assez rapidement après son apparition à la fin des années 1980, la Microscopie à Force Atomique (AFM) a démontré des perspectives prometteuses d’applications biomédicales. À l’heure actuelle, elle permet l’étude d’échantillons biologiques allant de la molécule unique à la cellule vivante proche des conditions physiologiques. Bien qu’étant applicable aux cellules eucaryotes et procaryotes, elle est entravée par son faible débit. Alors qu’elle peut être fortement automatisée sur certains échantillons bien caractérisés en air, l’automatisation de l’AFM en liquide reste rare, en particulier en multi-échantillon. Lors de ce projet doctoral, une approche automatisée a été développée pour l’étude des cellules en milieu liquide. Après une introduction du système et des développements nécessaires, nous démontrons l’approche sur des bactéries fixées et vivantes, ainsi que sur des cellules épithéliales. L’utilisation d’automatisation multi-échantillon permet d’augmenter le nombre d’échantillons rassemblés tout en limitant les interactions avec l’utilisateur. Enfin, les développements ultérieurs sont discutés pour aller vers un système automatisé à plus grande échelle sur échantillons vivants.
Soon after its development in the late 1980s, atomic force microscopy (AFM) has shown promising applications in the biomedical field. It now allows investigating biological samples from single molecules to living cells under conditions close to physiological. Despite its applicability to both eukaryotic and prokaryotic cells, it is hampered by its low throughput. While heavily automated on some well-characterized samples in air, AFM automation in fluid is very scarce, especially at the multi-sample level. During this doctoral project, an automated approach was developed in fluid, on cells. After introducing the system and the developments required, we demonstrate the approach on fixed and living bacteria as well as on epithelial cells. The usage of multi-sample automation allows gathering a greater number of samples with limited user interaction. Finally, further developments are discussed to lead the path toward higher-scale AFM automation of live samples.
Assez rapidement après son apparition à la fin des années 1980, la Microscopie à Force Atomique (AFM) a démontré des perspectives prometteuses d’applications biomédicales. À l’heure actuelle, elle permet l’étude d’échantillons biologiques allant de la molécule unique à la cellule vivante proche des conditions physiologiques. Bien qu’étant applicable aux cellules eucaryotes et procaryotes, elle est entravée par son faible débit. Alors qu’elle peut être fortement automatisée sur certains échantillons bien caractérisés en air, l’automatisation de l’AFM en liquide reste rare, en particulier en multi-échantillon. Lors de ce projet doctoral, une approche automatisée a été développée pour l’étude des cellules en milieu liquide. Après une introduction du système et des développements nécessaires, nous démontrons l’approche sur des bactéries fixées et vivantes, ainsi que sur des cellules épithéliales. L’utilisation d’automatisation multi-échantillon permet d’augmenter le nombre d’échantillons rassemblés tout en limitant les interactions avec l’utilisateur. Enfin, les développements ultérieurs sont discutés pour aller vers un système automatisé à plus grande échelle sur échantillons vivants.
Soon after its development in the late 1980s, atomic force microscopy (AFM) has shown promising applications in the biomedical field. It now allows investigating biological samples from single molecules to living cells under conditions close to physiological. Despite its applicability to both eukaryotic and prokaryotic cells, it is hampered by its low throughput. While heavily automated on some well-characterized samples in air, AFM automation in fluid is very scarce, especially at the multi-sample level. During this doctoral project, an automated approach was developed in fluid, on cells. After introducing the system and the developments required, we demonstrate the approach on fixed and living bacteria as well as on epithelial cells. The usage of multi-sample automation allows gathering a greater number of samples with limited user interaction. Finally, further developments are discussed to lead the path toward higher-scale AFM automation of live samples.
03-09-2019
03-09-2019
Thèse
Thèse

Caractérisation diélectrique et thermique de films biopolymères pour l’électronique flexible haute fréquence
Caractérisation diélectrique et thermique de films biopolymères pour l’électronique flexible haute fréquence


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Les matériaux biopolymères sont l’objet d’un engouement très fort pour des applications très variées dans de nombreux domaines d’activités où ils remplacent de plus en plus les polymères pétrosourcés. Compte tenu de leurs propriétés, parmi lesquelles la biocompatibilité, la biodégradabilité, la flexibilité et la légèreté, ils suscitent un intérêt croissant dans le domaine de l’électronique. Néanmoins, leur possible intégration dans l’électronique haute fréquence passe par l’étude de propriétés importantes telles que la conductivité thermique et la permittivité diélectrique complexe. Dans ce travail nous nous intéressons à deux biopolymères en particulier, l’acide poly lactique (PLA) et le palmitate de cellulose (CP). L’extraction des propriétés de ces matériaux est réalisée au travers de la mise en œuvre de deux méthodes. La méthode 3ω pour la détermination de la conductivité thermique et la méthode dite des deux lignes pour la détermination de la permittivité diélectrique complexe. Cette dernière est mesurée sur une bande de fréquences allant de 0,5 à 67 GHz. Ces deux techniques de caractérisation requièrent la réalisation de lignes métalliques en surface des films biopolymères qui compte tenu de leur nature supportent mal les procédés de photolithographie. Aussi, des procédés alternatifs ont été développés pour répondre à ce challenge technologique. Ce travail expérimental est accompagné d’études de modélisation sur les deux volets, estimations de la conductivité thermique et de la permittivité diélectrique complexe des matériaux investigués. La confrontation des modèles proposés, analytiques et numériques, aux données expérimentales montre une bonne compréhension du problème de caractérisation de ces biopolymères.
Biopolymer materials attract significant attention in many fields where they tend to replace petrosourced polymers. Thanks to their properties, such as biocompatibility, biodegradability, flexibility and lightness, biopolmyers are also increasingly used in many electronic applications. Nevertheless, their possible integration into high-frequency electronics requires the study of important properties such as thermal conductivity and dielectric complex permittivity. In this work we are interested in two biopolymers in particular, poly lactic acid (PLA) and cellulose palmitate (CP). The extraction of the properties of these materials is carried out through the implementation of two methods. The means selected are the 3ω method for the thermal conductivity and the two-line method for the dielectric complex permittivity. This latter is measured in the frequency band 0.5 - 67 GHz. These two characterization techniques require the realization of metal lines on the surface of the biopolymer films. Since biopolymers are not compatible with classical photolithography method, an alternative processes have been developed to meet this technological challenge. This experimental work is accompanied by modeling studies on both aspects, estimates of the thermal conductivity and the complex dielectric permittivity of the investigated materials. The comparison of the proposed analytical and numerical models with the experimental data shows a good understanding of the problem of characterization of these biopolymers.
Les matériaux biopolymères sont l’objet d’un engouement très fort pour des applications très variées dans de nombreux domaines d’activités où ils remplacent de plus en plus les polymères pétrosourcés. Compte tenu de leurs propriétés, parmi lesquelles la biocompatibilité, la biodégradabilité, la flexibilité et la légèreté, ils suscitent un intérêt croissant dans le domaine de l’électronique. Néanmoins, leur possible intégration dans l’électronique haute fréquence passe par l’étude de propriétés importantes telles que la conductivité thermique et la permittivité diélectrique complexe. Dans ce travail nous nous intéressons à deux biopolymères en particulier, l’acide poly lactique (PLA) et le palmitate de cellulose (CP). L’extraction des propriétés de ces matériaux est réalisée au travers de la mise en œuvre de deux méthodes. La méthode 3ω pour la détermination de la conductivité thermique et la méthode dite des deux lignes pour la détermination de la permittivité diélectrique complexe. Cette dernière est mesurée sur une bande de fréquences allant de 0,5 à 67 GHz. Ces deux techniques de caractérisation requièrent la réalisation de lignes métalliques en surface des films biopolymères qui compte tenu de leur nature supportent mal les procédés de photolithographie. Aussi, des procédés alternatifs ont été développés pour répondre à ce challenge technologique. Ce travail expérimental est accompagné d’études de modélisation sur les deux volets, estimations de la conductivité thermique et de la permittivité diélectrique complexe des matériaux investigués. La confrontation des modèles proposés, analytiques et numériques, aux données expérimentales montre une bonne compréhension du problème de caractérisation de ces biopolymères.
Biopolymer materials attract significant attention in many fields where they tend to replace petrosourced polymers. Thanks to their properties, such as biocompatibility, biodegradability, flexibility and lightness, biopolmyers are also increasingly used in many electronic applications. Nevertheless, their possible integration into high-frequency electronics requires the study of important properties such as thermal conductivity and dielectric complex permittivity. In this work we are interested in two biopolymers in particular, poly lactic acid (PLA) and cellulose palmitate (CP). The extraction of the properties of these materials is carried out through the implementation of two methods. The means selected are the 3ω method for the thermal conductivity and the two-line method for the dielectric complex permittivity. This latter is measured in the frequency band 0.5 - 67 GHz. These two characterization techniques require the realization of metal lines on the surface of the biopolymer films. Since biopolymers are not compatible with classical photolithography method, an alternative processes have been developed to meet this technological challenge. This experimental work is accompanied by modeling studies on both aspects, estimates of the thermal conductivity and the complex dielectric permittivity of the investigated materials. The comparison of the proposed analytical and numerical models with the experimental data shows a good understanding of the problem of characterization of these biopolymers.
02-09-2019
02-09-2019
Thèse
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