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Essays on the history of macroeconometric modeling and the evolution of economic analysis at the Federal Reserve
Essays on the history of macroeconometric modeling and the evolution of economic analysis at the Federal Reserve


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Cette thèse est composée de quatre articles qui analysent l’évolution de l’analyse économique au sein de la Reserve Fédérale et le développement des modèles macroéconométriques aux Etats Unis pendant les années cinquante et soixante. Le premier article, « Roosa et Samuelson sur l'efficacité de la politique monétaire », porte sur les différents types d'arguments utilisés par Robert Roosa (Banque de la Réserve Fédérale de New York) et Paul Samuelson (Massachussetts Institute of Technology) au sujet du rôle des banques dans l'efficacité de la politique monétaire au début des années cinquante. Roosa souligne l'importance de prendre en compte les caractéristiques du système financier des Etats­Unis et son évolution. Son argumentation se fond sur l'intuition acquise dans son activité quotidienne sur le marché monétaire à New York. Samuelson, quant à lui, transforme le débat et le réduit à la question de l'existence d'un équilibre avec rationnement sur le marché du crédit. Bien que Samuelson n’ait pas proposé de modèle mathématique, il a ainsi orienté le débat dans une direction plus proche du langage des économistes, reposant sur les concepts d'équilibre et comportement rationnel. Dans le deuxième article, « La modélisation macroéconométrique et le comité sur la stabilité économique (CES) du SSRC, 19591963 », Erich Pinzón­Fuchs et moi­même discutons l’élaboration d'un modèle qui a jeté les bases de la macroéconométrie des années soixante. Nous analysons, à l’aide de l’étude du travail individuel des chercheurs impliqués et des retranscriptions de leurs réunions annuels, comment le modèle a été construit par un groupe d’une vingtaine de chercheurs. Nous signalons l'importance des liens que ce projet a institué entre les économistes, différentes agences gouvernementales, et des think­tanks comme la Brookings Institution. Dans le troisième article, « Le comportement des banques dans les modèles macroéconométriques des années soixante », Goulven Rubin et moi­même étudions l’intégration du choix de portefeuille pour les banques et le traitement du rationnement du crédit dans ces modèles. Nous démontrons que le modèle de la Reserve Fédérale est plus transparent que les modèles précédents dans la mesure où la structure du marché monétaire est plus claire. Un effort a été réalisé pour clarifier le rapport entre les équations fonctionnaires de la Reserve Fédérale pour explorer ces méthodes et leurs possibles usages pour guider la politique monétaire. estimées et les choix microéconomiques des banques. Par rapport au rationnement du crédit, nous soulignons l’effort des modélisateurs pour l'inclure dans les modèles malgré la difficulté à observer ce rationnement directement. Leurs efforts pour favoriser la mesure a permis d’inclure ce rationnement dans le modèle, mais avec des résultats limités en termes d’implication analytique du rationnement sur la politique monétaire. Dans le quatrième article, « La transformation de l'analyse économique à la Reserve Fédérale pendant les années soixante », Béatrice Cherrier et moi­même utilisons les données biographiques des fonctionnaires de la Reserve Fédérale, des témoignages, et des archives, pour montrer comment la modélisation économétrique et les prévisions ont trouvé une place au sein de la Reserve Fédérale. Nous montrons, en particulier, que l’arrivée de ces méthodes a été la conséquence des pressions externes mais aussi de la volonté des fonctionnaires de la Reserve Fédérale pour explorer ces méthodes et leurs possibles usages pour guider la politique monétaire.
This dissertation contains four papers that discuss the transformation of economic analysis at the Federal Reserve and the development of large-scale macroeconometric models during the 1950s and 1960s in the United States. The first paper is titled “Roosa and Samuelson on the effectiveness of monetary policy.” I discuss the different types of arguments used by Robert Roosa (Federal Reserve Bank of New York) and Paul Samuelson (MIT) in their discussion about the effectiveness of monetary policy in the early 1950s. Roosa emphasized the importance of lenders’ willingness to lend and, in general, of taking into account the details of the evolution of the American financial system. He presented an argument based on the intuition acquired in his participation—as an official of the New York Federal Reserve— in the New York money market. Samuelson, for his part, transformed the debate by reducing it to a discussion about the existence of an equilibrium with rationing in the credit market. Although Samuelson did not provide a mathematical model, he did transform the debate into a discussion palatable for economists, based on concepts like equilibrium and rational behavior. The second paper is titled “Macroeconometric modeling and the SSRC’s Committee on Economic Stability, 1959-1963.” Erich Pinzón-Fuchs and I discuss the construction of a macroeconometric model (1960-1963) that laid the bases for subsequent large-scale macroeconometric models of the 1960s. We discuss how, using an approach based on individual work together with two long annual conferences, the model was built by a team of more than 20 researchers. We also point out the important connections that the project helped establish between economists in academia, the government, and the Federal Reserve. The third paper is titled “Bank behavior in large-scale macroeconometric models of the 1960s.” Goulven Rubin and I discuss the implementation of a portfolio choice framework and the inclusion of credit rationing by banks in these models. We found that the Fed-MIT-Penn model has a more transparent structure: the structure of the money market is clearer, as is the relationship of its equations with the microeconomic choices of banks. Regarding credit rationing, we found that modelers made important efforts to include it despite its non-observable nature and to develop a measure of it. Once a measure was found, and despite constant negative results, modelers kept trying to find a place for credit rationing in their model. These results invite a deeper reflection on the idea of microfoundations in large-scale macroeconometric models and on the role of beliefs in macroeconometric modeling. The fourth paper is “The transformation of economic analysis at the Federal Reserve during the 1960s.” Béatrice Cherrier and I use biographical data, reminiscences, and archival sources to show how econometric modeling and forecasting found a place at the Federal Reserve. We show, in particular, that the arrival of these methods was in part the consequence of external pressures, but also of the will of Fed officials interested in exploring the possible uses of these methods for monetary policymaking. There was no simple takeover by econometricians at the Federal Reserve but, instead, an equilibrium between judgmental and econometric forms of analysis emerged by the early 1970s.
Cette thèse est composée de quatre articles qui analysent l’évolution de l’analyse économique au sein de la Reserve Fédérale et le développement des modèles macroéconométriques aux Etats Unis pendant les années cinquante et soixante. Le premier article, « Roosa et Samuelson sur l'efficacité de la politique monétaire », porte sur les différents types d'arguments utilisés par Robert Roosa (Banque de la Réserve Fédérale de New York) et Paul Samuelson (Massachussetts Institute of Technology) au sujet du rôle des banques dans l'efficacité de la politique monétaire au début des années cinquante. Roosa souligne l'importance de prendre en compte les caractéristiques du système financier des Etats­Unis et son évolution. Son argumentation se fond sur l'intuition acquise dans son activité quotidienne sur le marché monétaire à New York. Samuelson, quant à lui, transforme le débat et le réduit à la question de l'existence d'un équilibre avec rationnement sur le marché du crédit. Bien que Samuelson n’ait pas proposé de modèle mathématique, il a ainsi orienté le débat dans une direction plus proche du langage des économistes, reposant sur les concepts d'équilibre et comportement rationnel. Dans le deuxième article, « La modélisation macroéconométrique et le comité sur la stabilité économique (CES) du SSRC, 19591963 », Erich Pinzón­Fuchs et moi­même discutons l’élaboration d'un modèle qui a jeté les bases de la macroéconométrie des années soixante. Nous analysons, à l’aide de l’étude du travail individuel des chercheurs impliqués et des retranscriptions de leurs réunions annuels, comment le modèle a été construit par un groupe d’une vingtaine de chercheurs. Nous signalons l'importance des liens que ce projet a institué entre les économistes, différentes agences gouvernementales, et des think­tanks comme la Brookings Institution. Dans le troisième article, « Le comportement des banques dans les modèles macroéconométriques des années soixante », Goulven Rubin et moi­même étudions l’intégration du choix de portefeuille pour les banques et le traitement du rationnement du crédit dans ces modèles. Nous démontrons que le modèle de la Reserve Fédérale est plus transparent que les modèles précédents dans la mesure où la structure du marché monétaire est plus claire. Un effort a été réalisé pour clarifier le rapport entre les équations fonctionnaires de la Reserve Fédérale pour explorer ces méthodes et leurs possibles usages pour guider la politique monétaire. estimées et les choix microéconomiques des banques. Par rapport au rationnement du crédit, nous soulignons l’effort des modélisateurs pour l'inclure dans les modèles malgré la difficulté à observer ce rationnement directement. Leurs efforts pour favoriser la mesure a permis d’inclure ce rationnement dans le modèle, mais avec des résultats limités en termes d’implication analytique du rationnement sur la politique monétaire. Dans le quatrième article, « La transformation de l'analyse économique à la Reserve Fédérale pendant les années soixante », Béatrice Cherrier et moi­même utilisons les données biographiques des fonctionnaires de la Reserve Fédérale, des témoignages, et des archives, pour montrer comment la modélisation économétrique et les prévisions ont trouvé une place au sein de la Reserve Fédérale. Nous montrons, en particulier, que l’arrivée de ces méthodes a été la conséquence des pressions externes mais aussi de la volonté des fonctionnaires de la Reserve Fédérale pour explorer ces méthodes et leurs possibles usages pour guider la politique monétaire.
This dissertation contains four papers that discuss the transformation of economic analysis at the Federal Reserve and the development of large-scale macroeconometric models during the 1950s and 1960s in the United States. The first paper is titled “Roosa and Samuelson on the effectiveness of monetary policy.” I discuss the different types of arguments used by Robert Roosa (Federal Reserve Bank of New York) and Paul Samuelson (MIT) in their discussion about the effectiveness of monetary policy in the early 1950s. Roosa emphasized the importance of lenders’ willingness to lend and, in general, of taking into account the details of the evolution of the American financial system. He presented an argument based on the intuition acquired in his participation—as an official of the New York Federal Reserve— in the New York money market. Samuelson, for his part, transformed the debate by reducing it to a discussion about the existence of an equilibrium with rationing in the credit market. Although Samuelson did not provide a mathematical model, he did transform the debate into a discussion palatable for economists, based on concepts like equilibrium and rational behavior. The second paper is titled “Macroeconometric modeling and the SSRC’s Committee on Economic Stability, 1959-1963.” Erich Pinzón-Fuchs and I discuss the construction of a macroeconometric model (1960-1963) that laid the bases for subsequent large-scale macroeconometric models of the 1960s. We discuss how, using an approach based on individual work together with two long annual conferences, the model was built by a team of more than 20 researchers. We also point out the important connections that the project helped establish between economists in academia, the government, and the Federal Reserve. The third paper is titled “Bank behavior in large-scale macroeconometric models of the 1960s.” Goulven Rubin and I discuss the implementation of a portfolio choice framework and the inclusion of credit rationing by banks in these models. We found that the Fed-MIT-Penn model has a more transparent structure: the structure of the money market is clearer, as is the relationship of its equations with the microeconomic choices of banks. Regarding credit rationing, we found that modelers made important efforts to include it despite its non-observable nature and to develop a measure of it. Once a measure was found, and despite constant negative results, modelers kept trying to find a place for credit rationing in their model. These results invite a deeper reflection on the idea of microfoundations in large-scale macroeconometric models and on the role of beliefs in macroeconometric modeling. The fourth paper is “The transformation of economic analysis at the Federal Reserve during the 1960s.” Béatrice Cherrier and I use biographical data, reminiscences, and archival sources to show how econometric modeling and forecasting found a place at the Federal Reserve. We show, in particular, that the arrival of these methods was in part the consequence of external pressures, but also of the will of Fed officials interested in exploring the possible uses of these methods for monetary policymaking. There was no simple takeover by econometricians at the Federal Reserve but, instead, an equilibrium between judgmental and econometric forms of analysis emerged by the early 1970s.
20-09-2019
20-09-2019
Thèse
Thèse

Synthesis and catalytic performance of metal-zeolite composite catalysts
Synthesis and catalytic performance of metal-zeolite composite catalysts


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Les zéolithes sont des solides cristallins microporeux avec un système de pores réguliers, qui ont trouvé de nombreuses applications dans les procédés industriels tels que le raffinage du pétrole, la synthèse organique, l'adsorption et la séparation. Une très petite taille des pores des zéolithes (~1 nm) impose des limitations diffusionelles pour des nombreuses réactions catalytiques. La performance catalytique des catalyseurs bifonctionnels à base de zéolites peut être améliorée en créant des zéolithes hiérarchisées et en contrôlant la localisation des espèces métalliques. L'imprégnation est une méthode efficace pour la préparation de catalyseurs bifonctionnels à base de cobalt-zéolite pour la production directe de carburants liquides à partir de gaz de synthèse. Dans les catalyseurs préparés par imprégnation, le cobalt occupe les sites cationiques dans les micropores de zéolite, ce qui diminue le nombre de sites acides disponibles pour l'isomérisation et le craquage des hydrocarbures. L'isolement des ions cobalt en sites cationiques réduit la réductibilité du catalyseur, rend difficile d’obtenir l’état métallique et diminue la quantité de sites actifs métalliques disponibles pour la synthèse Fischer Tropsch. Nous avons démontré que la présence des ions Na+ au lieu des ions H+ dans les sites cationiques de zéolite favorise le dépôt de cobalt à la surface externe, alors que les sites acides dans les micropores de la zéolite sont peu affectés. Une autre approche de cette thèse porte sur la synthèse de zéolithes hiérarchisées à plusieurs niveaux de méso- et microporosité en utilisant des agents structurants sacrificiels. Les zéolithes hiérarchisées synthétisées à l'aide de nanotubes de carbone contenant du cobalt présentaient une activité catalytique plus élevée, une sélectivité en méthane plus faible et une sélectivité plus importante en hydrocarbures isomérisés dans la synthèse Fischer-Tropsch. La stratégie de synthèse fondée sur les nanotubes de carbone comme agents structurants a été étendue à d'autres métaux comme le nickel et le magnésium. Cette nouvelle approche à la synthèse de composites métal-zéolite en utilisant des nanotubes de métal-carbone comme agents structurants sacrificiels augmente la mésoporosité et améliore la performance pour l’hydrogénation d’aromatiques et l’acylation d’anisole.
Zeolites are microporous crystalline solids with a regular pore system, which have found numerous applications in industrial processes such as oil refining, organic synthesis, adsorption and separation. Very small pore size of zeolites (~1 nm) imposes diffusional limitations for many catalytic reactions. The catalytic performance of metal zeolite bifunctional catalysts can be improved by creating hierarchical zeolites and by controlling localization of metal species within the zeolite crystals. Impregnation is an efficient method for the preparation of bi-functional cobalt-zeolite catalysts for the direct production of liquid fuels from syngas. In the catalysts prepared via impregnation, cobalt occupies the cation exchange positions in the zeolite micropores decreasing the number of acid sites available for hydrocarbon isomerization and cracking. Isolation of cobalt ions in cationic positions reduces catalyst reducibility, makes it difficult to achieve metallic state and decreases the amount available metal active sites for Fischer Tropsch synthesis. We found that the presence of Na+ instead of H+ ions in the exchange positions of the large pore Beta zeolite favored deposition of cobalt on the external surface of the zeolite, while the acid sites in the zeolite micropores were not much affected. The large pore cobalt Beta zeolite catalyst with cobalt species localized on the external surface and high concentration of acid sites in the zeolite crystals has showed enhanced catalytic performance in Fischer-Tropsch synthesis combined with hydrocarbon isomerization. Another approach of this thesis has addressed creating hierarchical zeolites with several levels of meso- and microporosity using sacrificial templates. Hierarchical zeolites synthesized using cobalt containing carbon nanotubes, as sacrificial hard templates exhibited higher catalytic activity, lower methane selectivity and higher selectivity to isomerized hydrocarbons in Fischer-Tropsch synthesis. The synthesis strategy based on metal carbon nanotubes as sacrificial templates has been extended to other metals such as nickel and magnesium. This new approach to the synthesis of metal-zeolite composite increases the mesoporosity and improves the catalytic performance in hydrogenation of aromatics and anisole acylation.
Les zéolithes sont des solides cristallins microporeux avec un système de pores réguliers, qui ont trouvé de nombreuses applications dans les procédés industriels tels que le raffinage du pétrole, la synthèse organique, l'adsorption et la séparation. Une très petite taille des pores des zéolithes (~1 nm) impose des limitations diffusionelles pour des nombreuses réactions catalytiques. La performance catalytique des catalyseurs bifonctionnels à base de zéolites peut être améliorée en créant des zéolithes hiérarchisées et en contrôlant la localisation des espèces métalliques. L'imprégnation est une méthode efficace pour la préparation de catalyseurs bifonctionnels à base de cobalt-zéolite pour la production directe de carburants liquides à partir de gaz de synthèse. Dans les catalyseurs préparés par imprégnation, le cobalt occupe les sites cationiques dans les micropores de zéolite, ce qui diminue le nombre de sites acides disponibles pour l'isomérisation et le craquage des hydrocarbures. L'isolement des ions cobalt en sites cationiques réduit la réductibilité du catalyseur, rend difficile d’obtenir l’état métallique et diminue la quantité de sites actifs métalliques disponibles pour la synthèse Fischer Tropsch. Nous avons démontré que la présence des ions Na+ au lieu des ions H+ dans les sites cationiques de zéolite favorise le dépôt de cobalt à la surface externe, alors que les sites acides dans les micropores de la zéolite sont peu affectés. Une autre approche de cette thèse porte sur la synthèse de zéolithes hiérarchisées à plusieurs niveaux de méso- et microporosité en utilisant des agents structurants sacrificiels. Les zéolithes hiérarchisées synthétisées à l'aide de nanotubes de carbone contenant du cobalt présentaient une activité catalytique plus élevée, une sélectivité en méthane plus faible et une sélectivité plus importante en hydrocarbures isomérisés dans la synthèse Fischer-Tropsch. La stratégie de synthèse fondée sur les nanotubes de carbone comme agents structurants a été étendue à d'autres métaux comme le nickel et le magnésium. Cette nouvelle approche à la synthèse de composites métal-zéolite en utilisant des nanotubes de métal-carbone comme agents structurants sacrificiels augmente la mésoporosité et améliore la performance pour l’hydrogénation d’aromatiques et l’acylation d’anisole.
Zeolites are microporous crystalline solids with a regular pore system, which have found numerous applications in industrial processes such as oil refining, organic synthesis, adsorption and separation. Very small pore size of zeolites (~1 nm) imposes diffusional limitations for many catalytic reactions. The catalytic performance of metal zeolite bifunctional catalysts can be improved by creating hierarchical zeolites and by controlling localization of metal species within the zeolite crystals. Impregnation is an efficient method for the preparation of bi-functional cobalt-zeolite catalysts for the direct production of liquid fuels from syngas. In the catalysts prepared via impregnation, cobalt occupies the cation exchange positions in the zeolite micropores decreasing the number of acid sites available for hydrocarbon isomerization and cracking. Isolation of cobalt ions in cationic positions reduces catalyst reducibility, makes it difficult to achieve metallic state and decreases the amount available metal active sites for Fischer Tropsch synthesis. We found that the presence of Na+ instead of H+ ions in the exchange positions of the large pore Beta zeolite favored deposition of cobalt on the external surface of the zeolite, while the acid sites in the zeolite micropores were not much affected. The large pore cobalt Beta zeolite catalyst with cobalt species localized on the external surface and high concentration of acid sites in the zeolite crystals has showed enhanced catalytic performance in Fischer-Tropsch synthesis combined with hydrocarbon isomerization. Another approach of this thesis has addressed creating hierarchical zeolites with several levels of meso- and microporosity using sacrificial templates. Hierarchical zeolites synthesized using cobalt containing carbon nanotubes, as sacrificial hard templates exhibited higher catalytic activity, lower methane selectivity and higher selectivity to isomerized hydrocarbons in Fischer-Tropsch synthesis. The synthesis strategy based on metal carbon nanotubes as sacrificial templates has been extended to other metals such as nickel and magnesium. This new approach to the synthesis of metal-zeolite composite increases the mesoporosity and improves the catalytic performance in hydrogenation of aromatics and anisole acylation.
20-09-2019
20-09-2019
Thèse
Thèse

Étude théorique de la revolatilisation d’iodures métalliques et d'oxydes de ruthénium lors d'accident nucléaire
Étude théorique de la revolatilisation d’iodures métalliques et d'oxydes de ruthénium lors d'accident nucléaire


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Un accident nucléaire grave peut entrainer un rejet de composés radiotoxique dans l’environnement. La nocivité de ces rejets est fonction de leurs périodes radioactives, de leurs évolutions chimiques et de leurs absorptions par l’organisme. Parmi les produits les plus importants, on peut citer 131I, 103Ru et 106Ru. La formation de produits gazeux doit être évitée pour limiter les contaminations à grandes distances. Les aérosols radioactifs qui sont formés à haute température vont se condenser sur les parois du circuit primaire. Dans ce travail, nous avons étudié théoriquement (par DFT) l’adsorption d’iodures métalliques et d’oxydes de ruthénium sur la surface du circuit primaire qui est constitué en majorité d’oxyde Fe et Cr ainsi que les mécanismes conduisant à la revolatilisation de ces dépôts. Nos résultats montrent que la formation de l’I2 (g), RuO3 (g) et RuO4 (g) est possible à partir des surfaces adsorbées avec ou sans un oxydant (OH● ou O2).
A severe nuclear accident leads to releases of radio toxic compounds. Due to their radioactive half-lifetimes, chemical evolution and absorption in the human’s body, 131I, 103Ru and 106Ru are particularly dangerous. The formation of gaseous products should be avoided in order to limit the contamination. Radioactive aerosols, formed at high temperature, will condense on primary circuit wall. We studied theoretically (by DFT) the adsorption of control rod metal iodides and ruthenium oxides on the surface of circuit that is composed mainly by Fe and Cr oxide. The mechanism leading to the revolatilization of these deposits is investigated. Our results showed that formations of I2 (g), RuO3 (g) and RuO4 (g) are possible from surfaces with or without an oxidant (OH● or O2).
Un accident nucléaire grave peut entrainer un rejet de composés radiotoxique dans l’environnement. La nocivité de ces rejets est fonction de leurs périodes radioactives, de leurs évolutions chimiques et de leurs absorptions par l’organisme. Parmi les produits les plus importants, on peut citer 131I, 103Ru et 106Ru. La formation de produits gazeux doit être évitée pour limiter les contaminations à grandes distances. Les aérosols radioactifs qui sont formés à haute température vont se condenser sur les parois du circuit primaire. Dans ce travail, nous avons étudié théoriquement (par DFT) l’adsorption d’iodures métalliques et d’oxydes de ruthénium sur la surface du circuit primaire qui est constitué en majorité d’oxyde Fe et Cr ainsi que les mécanismes conduisant à la revolatilisation de ces dépôts. Nos résultats montrent que la formation de l’I2 (g), RuO3 (g) et RuO4 (g) est possible à partir des surfaces adsorbées avec ou sans un oxydant (OH● ou O2).
A severe nuclear accident leads to releases of radio toxic compounds. Due to their radioactive half-lifetimes, chemical evolution and absorption in the human’s body, 131I, 103Ru and 106Ru are particularly dangerous. The formation of gaseous products should be avoided in order to limit the contamination. Radioactive aerosols, formed at high temperature, will condense on primary circuit wall. We studied theoretically (by DFT) the adsorption of control rod metal iodides and ruthenium oxides on the surface of circuit that is composed mainly by Fe and Cr oxide. The mechanism leading to the revolatilization of these deposits is investigated. Our results showed that formations of I2 (g), RuO3 (g) and RuO4 (g) are possible from surfaces with or without an oxidant (OH● or O2).
23-09-2019
23-09-2019
Thèse
Thèse

Layered double hydroxides and their composites: design, synthesis and specific applications
Layered double hydroxides and their composites: design, synthesis and specific applications


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Explorer les caractéristiques à l'échelle nanométrique de la matière et la combiner avec d’autres matériaux, permettent la fabrication de nouveaux objets avec des fonctionnalités améliorées, pour une utilisation potentielle dans le domaine biomédical, la catalyse, l'ingénierie, l'électronique, la biotechnologie, etc… Les argiles anioniques, également appelées des Hydroxydes Doubles Lamellaires (HDL), constituent une catégorie de matériaux hydrotalcite qui possèdent une grande variété de compositions et une capacité d'auto-assemblage. Lorsque ces HDL sont utilisés en présence de systèmes biologiques, ils agissent comme des matériaux soft, sans effet significatif sur les biomolécules constitutives. Dans ce contexte, le sujet de thèse porte sur la conception de matériaux HDL nanostructurés, leur caractérisation physico-chimique et leur utilisation en photocatalyse, biomédecine et biochimie. La première partie de ce travail aborde la fabrication de nanoparticules auto-assemblées (NP) sous forme de matériaux Au, In, Ag et Ga sur ZnHDLs en utilisant la co-précipitation suivie par une étape de reconstruction/imprégnation. Les techniques de caractérisation utilisées ont montré que les nouveaux matériaux avaient une structure hydrotalcite, qu'ils étaient cristallins et que, après reconstruction, la structure initiale était récupérée. Les nanomatériaux NP/HDL ont montré une activité de photodéposition élevée lorsqu'ils étaient irradiés sous une lumière solaire simulée et étaient capables de photodégrader des polluants organiques tels que le phénol, le p-nitrophénol, l'acétophénone et le diclofénac. L'amélioration des performances des matériaux hybrides néoformés, par rapport à leurs matériaux d'origine, est une conséquence de la formation d'une séparation superficielle entre les NP dispersés et la surface d'argile, ce qui conduit à une diminution du taux de recombinaison. La seconde partie de cette thèse étudie les interactions entre les matériaux ayant pour base HDL ou Au/HDL et l'enzyme Peroxydase de raifort (HRP). Les résultats ont montré que les produits HDL résultant de la calcination de l’argile à 550° C sont capables d’immobiliser l’enzyme par adsorption, avec reformage de la structure en couches. Les données cinétiques ont montré que seuls les matériaux sans AuNPs conservent l'activité de l'enzyme, alors que ceux contenant les AuNPs dans leur structure sont « enzymatiquement » inactifs. Le concept de dégradation photo-enzymatique du phénol sous irradiation solaire et en présence de biohybride HRP/HDL a également été confirmé. Le résultat a montré un effet synergique de la dégradation enzymatique et photocatalytique. De plus, il a été démontré que HRP peut influencer la libération de particules d’Au de la surface des Au/HDL lors de la formation de complexes HRP-AuNPs. Dans une seconde étude, le cofacteur nicotinamide adénine dinucléotide (NADH) a été régénéré à partir de NAD+ en présence de Au/HDL, de lumière solaire et en utilisant de la flavine mononucléotide (FMN) comme médiateur électronique. À une valeur de pH égale à 8, la régénération du NADH était totale dans un intervalle de temps de deux heures. Dans la dernière partie de ce travail de thèse, les interactions entre les matériaux Au/HDL et le virus de l'hépatite B (VHB) ont été étudiées. Les données de cytotoxicité ont montré que les matériaux HDL n’avaient pas d’influence significative sur la viabilité des cellules. De manière remarquable, les formulations Au/HDL ont montré qu’elles peuvent inhiber la prolifération du VHB. Les HDL bruts manifestent une activité antivirale modeste.
Exploring the nano scale features of the matter and combining together different materials, novel composites with enhanced features can be fabricated, for their further utilization in biomedicine, catalysis, engineering, electronics, biotechnology and others. The anionic clays, also called layered double hydroxides (LDHs) are a category of hydrotalcite composites which possess high compositional variety, able to self-assembly. When used in presence of biological systems, they act as soft materials, with no significant effect over the constituent biomolecules. In this context, the thesis subject deals with the design of nanostructured composites LDHs type, for their further physicochemical characterization and utilization in photocatalysis, biomedicine and biochemistry. The first part of this work approaches the fabrication of self-assembled nanoparticles (NPs) as Au, In, Ag, and Ga on ZnLDHs materials by using co-precipitation, followed by reconstruction or impregnation synthesis methods. The applied characterization techniques proved that the novel materials have a hydrotalcite structure, they are crystalline and after reconstruction, the initial structure is recovered. The nanomaterials NPs/LDHs showed high photo-response activity when irradiated under simulated solar light and they were able to photodegrade organic pollutants as phenol, p-nitorphenol, acetophenone and diclofenac. The enhancement of hybrids performance, compared with their parent materials, is a consequence of the formation of surface separation between dispersed NPs and clay surface, which leads to recombination rate decrease. The second part of this thesis investigates the interactions between the LDHs or Au/LDHs based materials and Horseradish Peroxidase (HRP) enzyme. The results proved that the LDHs products resulted after clay calcination at 550 °C are capable to immobilize the enzyme via adsorption, with layered structure reformation. The kinetic data showed that only the materials without AuNPs retain the enzyme activity, while those with AuNPs in their structure are enzymatically inactive. The concept of photo-enzymatic degradation of phenol under solar irradiation and in presence of HRP/LDH biohybrid was also confirmed. The result was expressed as the synergetic effect between the enzymatic and the photocatalytic degradation. Furthermore, it was demonstrated that HRP can mediate the gold release from Au/LDH surface through HRP-AuNPs complex formation. In a separate study the nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) cofactor was regenerated from NAD+ in presence of Au/LDH, solar light and using flavin mononucleotide (FMN) as an electron mediator. At a pH value of 8, the NADH regeneration was total in a time interval of two hours. In the last section of this work, the interactions between Au/LDHs materials and hepatitis B virus (HBV) were investigated. The cytotoxicity data have been demonstrated that the LDHs materials had no significant influence over cells viability. Remarkably, the Au/LDHs formulations have shown that they can inhibit the HBV proliferation. The parent LDHs materials manifest a modest antiviral activity.
Explorer les caractéristiques à l'échelle nanométrique de la matière et la combiner avec d’autres matériaux, permettent la fabrication de nouveaux objets avec des fonctionnalités améliorées, pour une utilisation potentielle dans le domaine biomédical, la catalyse, l'ingénierie, l'électronique, la biotechnologie, etc… Les argiles anioniques, également appelées des Hydroxydes Doubles Lamellaires (HDL), constituent une catégorie de matériaux hydrotalcite qui possèdent une grande variété de compositions et une capacité d'auto-assemblage. Lorsque ces HDL sont utilisés en présence de systèmes biologiques, ils agissent comme des matériaux soft, sans effet significatif sur les biomolécules constitutives. Dans ce contexte, le sujet de thèse porte sur la conception de matériaux HDL nanostructurés, leur caractérisation physico-chimique et leur utilisation en photocatalyse, biomédecine et biochimie. La première partie de ce travail aborde la fabrication de nanoparticules auto-assemblées (NP) sous forme de matériaux Au, In, Ag et Ga sur ZnHDLs en utilisant la co-précipitation suivie par une étape de reconstruction/imprégnation. Les techniques de caractérisation utilisées ont montré que les nouveaux matériaux avaient une structure hydrotalcite, qu'ils étaient cristallins et que, après reconstruction, la structure initiale était récupérée. Les nanomatériaux NP/HDL ont montré une activité de photodéposition élevée lorsqu'ils étaient irradiés sous une lumière solaire simulée et étaient capables de photodégrader des polluants organiques tels que le phénol, le p-nitrophénol, l'acétophénone et le diclofénac. L'amélioration des performances des matériaux hybrides néoformés, par rapport à leurs matériaux d'origine, est une conséquence de la formation d'une séparation superficielle entre les NP dispersés et la surface d'argile, ce qui conduit à une diminution du taux de recombinaison. La seconde partie de cette thèse étudie les interactions entre les matériaux ayant pour base HDL ou Au/HDL et l'enzyme Peroxydase de raifort (HRP). Les résultats ont montré que les produits HDL résultant de la calcination de l’argile à 550° C sont capables d’immobiliser l’enzyme par adsorption, avec reformage de la structure en couches. Les données cinétiques ont montré que seuls les matériaux sans AuNPs conservent l'activité de l'enzyme, alors que ceux contenant les AuNPs dans leur structure sont « enzymatiquement » inactifs. Le concept de dégradation photo-enzymatique du phénol sous irradiation solaire et en présence de biohybride HRP/HDL a également été confirmé. Le résultat a montré un effet synergique de la dégradation enzymatique et photocatalytique. De plus, il a été démontré que HRP peut influencer la libération de particules d’Au de la surface des Au/HDL lors de la formation de complexes HRP-AuNPs. Dans une seconde étude, le cofacteur nicotinamide adénine dinucléotide (NADH) a été régénéré à partir de NAD+ en présence de Au/HDL, de lumière solaire et en utilisant de la flavine mononucléotide (FMN) comme médiateur électronique. À une valeur de pH égale à 8, la régénération du NADH était totale dans un intervalle de temps de deux heures. Dans la dernière partie de ce travail de thèse, les interactions entre les matériaux Au/HDL et le virus de l'hépatite B (VHB) ont été étudiées. Les données de cytotoxicité ont montré que les matériaux HDL n’avaient pas d’influence significative sur la viabilité des cellules. De manière remarquable, les formulations Au/HDL ont montré qu’elles peuvent inhiber la prolifération du VHB. Les HDL bruts manifestent une activité antivirale modeste.
Exploring the nano scale features of the matter and combining together different materials, novel composites with enhanced features can be fabricated, for their further utilization in biomedicine, catalysis, engineering, electronics, biotechnology and others. The anionic clays, also called layered double hydroxides (LDHs) are a category of hydrotalcite composites which possess high compositional variety, able to self-assembly. When used in presence of biological systems, they act as soft materials, with no significant effect over the constituent biomolecules. In this context, the thesis subject deals with the design of nanostructured composites LDHs type, for their further physicochemical characterization and utilization in photocatalysis, biomedicine and biochemistry. The first part of this work approaches the fabrication of self-assembled nanoparticles (NPs) as Au, In, Ag, and Ga on ZnLDHs materials by using co-precipitation, followed by reconstruction or impregnation synthesis methods. The applied characterization techniques proved that the novel materials have a hydrotalcite structure, they are crystalline and after reconstruction, the initial structure is recovered. The nanomaterials NPs/LDHs showed high photo-response activity when irradiated under simulated solar light and they were able to photodegrade organic pollutants as phenol, p-nitorphenol, acetophenone and diclofenac. The enhancement of hybrids performance, compared with their parent materials, is a consequence of the formation of surface separation between dispersed NPs and clay surface, which leads to recombination rate decrease. The second part of this thesis investigates the interactions between the LDHs or Au/LDHs based materials and Horseradish Peroxidase (HRP) enzyme. The results proved that the LDHs products resulted after clay calcination at 550 °C are capable to immobilize the enzyme via adsorption, with layered structure reformation. The kinetic data showed that only the materials without AuNPs retain the enzyme activity, while those with AuNPs in their structure are enzymatically inactive. The concept of photo-enzymatic degradation of phenol under solar irradiation and in presence of HRP/LDH biohybrid was also confirmed. The result was expressed as the synergetic effect between the enzymatic and the photocatalytic degradation. Furthermore, it was demonstrated that HRP can mediate the gold release from Au/LDH surface through HRP-AuNPs complex formation. In a separate study the nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) cofactor was regenerated from NAD+ in presence of Au/LDH, solar light and using flavin mononucleotide (FMN) as an electron mediator. At a pH value of 8, the NADH regeneration was total in a time interval of two hours. In the last section of this work, the interactions between Au/LDHs materials and hepatitis B virus (HBV) were investigated. The cytotoxicity data have been demonstrated that the LDHs materials had no significant influence over cells viability. Remarkably, the Au/LDHs formulations have shown that they can inhibit the HBV proliferation. The parent LDHs materials manifest a modest antiviral activity.
23-09-2019
23-09-2019
Thèse
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Lactose hydrolyzed milk powder: optimization of the drying process and study of structural and functional properties
Lactose hydrolyzed milk powder: optimization of the drying process and study of structural and functional properties


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La technologie de production du lait en poudre hydrolysé au lactose a été développée pour répondre aux besoins des consommateurs intolérants au lactose. Bien que le produit soit actuellement commercialisé dans certains pays, le secteur est confronté à des problèmes technologiques lors de la production et du stockage de la poudre, tels que l'agglomération, la prise en masse, le brunissement, une hygroscopicité élevée, un faible rendement de production et une perte de propriétés technofonctionnelles. Dans ce contexte, deux objectifs principaux ont été assignés aux travaux de cette thèse: (i) optimiser le processus de séchage du lait en poudre hydrolysé au lactose; (ii) comprendre l'impact de l'hydrolyse du lactose sur la structure interne du lait en poudre hydrolysé au lactose à l'échelle moléculaire. Afin d’optimiser le processus de séchage du lait en poudre hydrolysé au lactose, les échantillons de poudre ont été soumis à diverses conditions de séchage: débits de lait concentré variant de 0,3 à 1,5 kg and h -1 et température d’entrée de l’air allant de 115 à 160 °C. Ensuite, une caractérisation thermodynamique du processus de séchage a été réalisée en utilisant les équations de bilan massique et énergétique. Pour comprendre l'impact de l'hydrolyse du lactose sur la structure interne de la poudre après séchage et pendant le stockage, nous avons analysé l'organisation et la dynamique des molécules dans le lait en poudre hydrolysé au lactose en examinant l'aspect et la structure des échantillons de poudre et leurs propriétés techno-fonctionnelles. Tout au long des expériences, le lait en poudre traditionnel a été utilisé comme témoin. Dans cette étude, il a été observé que les paramètres idéaux pour la production de lait en poudre hydrolysé au lactose étaient les suivants: température de l'air entrant à 145 ° C et débit de 1,0 kg h-1. Cette découverte renforce l'idée selon laquelle les conditions de séchage du lait en poudre hydrolysé au lactose sont différentes de celles utilisées pour la fabrication du lait en poudre traditionnel. Il a également été observé que les molécules présentes dans le lait en poudre hydrolysé au lactose présentaient une organisation moléculaire plus homogène par rapport au lait en poudre traditionnel et permettaient une plus grande interaction protéine-sucre. Dans des conditions de vieillissement accéléré de la poudre hydrolysée, la glycation des protéines était le processus initial qui a déclenché les principales modifications observées dans le lait en poudre hydrolysé au lactose pendant le stockage.
The production technology of lactose hydrolyzed milk powder has been developed to meet the needs of lactose intolerant consumers. Although the product is currently marketed in some countries, the industry faces technological issues during the production and storage of the powder such as agglomeration, caking, browning, high hygroscopicity, low production yield and loss of techno-functional properties. In this context, two main objectives were assigned to the work of this thesis: (i) to optimize the drying process of lactose hydrolyzed milk powder; (ii) to understand the impact of lactose hydrolysis on the internal structure of lactose hydrolyzed milk powder on a molecular scale. In order to optimize the drying process of lactose hydrolyzed milk powder, powder samples were subjected to various drying conditions: concentrated milk flow rates varying from 0.3 to 1.5 kg∙h -1 and inlet air temperature ranging from 115 to 160 °C. Then, a thermodynamic characterization of the drying process was carried out using the equations of mass and energy balance. To understand the impact of lactose hydrolysis on the internal structure of the powder after drying and during storage, the organization and dynamics of the molecules in lactose hydrolyzed milk powder were analyzed by examining appearance and structure of the powder samples and their techno-functional properties. Throughout the experiments, traditional milk powder was used as a control. In this study, it has been observed that the ideal parameters for lactose hydrolyzed milk powder production were: inlet air temperature at 145 ° C and 1.0 kg ∙ h-1 flow rate. This finding reinforces the idea that the drying conditions of lactose hydrolyzed milk powder are different from those used to make traditional milk powder. It was also observed that molecules present in milk powder hydrolyzed with lactose presented a more homogeneous molecular organization compared to traditional milk powder and allowed for greater protein-sugar interaction. Under accelerated aging conditions of the hydrolyzed powder, the protein glycation was the initial process that triggers the main modifications observed in lactose hydrolyzed milk powder during storage.
La technologie de production du lait en poudre hydrolysé au lactose a été développée pour répondre aux besoins des consommateurs intolérants au lactose. Bien que le produit soit actuellement commercialisé dans certains pays, le secteur est confronté à des problèmes technologiques lors de la production et du stockage de la poudre, tels que l'agglomération, la prise en masse, le brunissement, une hygroscopicité élevée, un faible rendement de production et une perte de propriétés technofonctionnelles. Dans ce contexte, deux objectifs principaux ont été assignés aux travaux de cette thèse: (i) optimiser le processus de séchage du lait en poudre hydrolysé au lactose; (ii) comprendre l'impact de l'hydrolyse du lactose sur la structure interne du lait en poudre hydrolysé au lactose à l'échelle moléculaire. Afin d’optimiser le processus de séchage du lait en poudre hydrolysé au lactose, les échantillons de poudre ont été soumis à diverses conditions de séchage: débits de lait concentré variant de 0,3 à 1,5 kg and h -1 et température d’entrée de l’air allant de 115 à 160 °C. Ensuite, une caractérisation thermodynamique du processus de séchage a été réalisée en utilisant les équations de bilan massique et énergétique. Pour comprendre l'impact de l'hydrolyse du lactose sur la structure interne de la poudre après séchage et pendant le stockage, nous avons analysé l'organisation et la dynamique des molécules dans le lait en poudre hydrolysé au lactose en examinant l'aspect et la structure des échantillons de poudre et leurs propriétés techno-fonctionnelles. Tout au long des expériences, le lait en poudre traditionnel a été utilisé comme témoin. Dans cette étude, il a été observé que les paramètres idéaux pour la production de lait en poudre hydrolysé au lactose étaient les suivants: température de l'air entrant à 145 ° C et débit de 1,0 kg h-1. Cette découverte renforce l'idée selon laquelle les conditions de séchage du lait en poudre hydrolysé au lactose sont différentes de celles utilisées pour la fabrication du lait en poudre traditionnel. Il a également été observé que les molécules présentes dans le lait en poudre hydrolysé au lactose présentaient une organisation moléculaire plus homogène par rapport au lait en poudre traditionnel et permettaient une plus grande interaction protéine-sucre. Dans des conditions de vieillissement accéléré de la poudre hydrolysée, la glycation des protéines était le processus initial qui a déclenché les principales modifications observées dans le lait en poudre hydrolysé au lactose pendant le stockage.
The production technology of lactose hydrolyzed milk powder has been developed to meet the needs of lactose intolerant consumers. Although the product is currently marketed in some countries, the industry faces technological issues during the production and storage of the powder such as agglomeration, caking, browning, high hygroscopicity, low production yield and loss of techno-functional properties. In this context, two main objectives were assigned to the work of this thesis: (i) to optimize the drying process of lactose hydrolyzed milk powder; (ii) to understand the impact of lactose hydrolysis on the internal structure of lactose hydrolyzed milk powder on a molecular scale. In order to optimize the drying process of lactose hydrolyzed milk powder, powder samples were subjected to various drying conditions: concentrated milk flow rates varying from 0.3 to 1.5 kg∙h -1 and inlet air temperature ranging from 115 to 160 °C. Then, a thermodynamic characterization of the drying process was carried out using the equations of mass and energy balance. To understand the impact of lactose hydrolysis on the internal structure of the powder after drying and during storage, the organization and dynamics of the molecules in lactose hydrolyzed milk powder were analyzed by examining appearance and structure of the powder samples and their techno-functional properties. Throughout the experiments, traditional milk powder was used as a control. In this study, it has been observed that the ideal parameters for lactose hydrolyzed milk powder production were: inlet air temperature at 145 ° C and 1.0 kg ∙ h-1 flow rate. This finding reinforces the idea that the drying conditions of lactose hydrolyzed milk powder are different from those used to make traditional milk powder. It was also observed that molecules present in milk powder hydrolyzed with lactose presented a more homogeneous molecular organization compared to traditional milk powder and allowed for greater protein-sugar interaction. Under accelerated aging conditions of the hydrolyzed powder, the protein glycation was the initial process that triggers the main modifications observed in lactose hydrolyzed milk powder during storage.
24-09-2019
24-09-2019
Thèse
Thèse

Analyse qualitative de plusieurs types de systèmes de maladies infectieuses avec effets de réaction ou de diffusion
Analyse qualitative de plusieurs types de systèmes de maladies infectieuses avec effets de réaction ou de diffusion


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Cette thèse étudie quelques problèmes qualitatifs pour les systèmes d’équations différentielles modélisant des maladies infectieuses avec des effets de réaction ou de diffusion. Il se compose en trois parties. Premièrement, nous étudions un système de réaction-diffusion complex décrivant la propagation spatio-temporelle de la grippe avec de multiples souches. Nous établissons des conditions d’existence d’ondes semi-progressives, progressives fortes et faibles (persistantes) à partir de l’équilibre sans maladie. Nous discutons en outre plusieurs situations dans lesquelles les ondes se-mi-progressives n’existent pas, et donnent une estimation de la vitesse minimale d’onde. Deuxième-ment, nous analysons une classe de systèmes éco-épidémiologiques dans lesquels les proies sont sujettes à l’effet Allee et à l’infection. Pour certains sous-systèmes, nous déterminons l’existence du point de bifurcation (bifurcation Hopf et bifurcation d’orbites hétéroclines). Nous montrons que l’effet Allee fort peut créer une courbe séparatrice (ou une surface), conduisant à une stabilité mul-tiple. Nous trouvons que les cycles hétéroclines forment un réseau hétérocline et identifient une or-bite périodique intérieure. Enfin, nous donnons une analyse qualitative de deux systèmes différentiels basés sur le réseau couplant la propagation de l’épidémie et la diffusion de l’information: le système d’interaction et le système de contrôle des épidémies. Plus spécifiquement, nous obtenons l’existence de l’équilibre sans maladie, l’équilibre endémique et la variété de synchronisation, ainsi que leur stabilité asymptotique globale.
This thesis studies some qualitative problems for systems of differential equations modeling in-fectious diseases with reaction or diffusion effects. It consists of three parts. Firstly, we study a complex reaction-diffusion system describing the spatiotemporal spread of in-fluenza with multiple strains. We establish conditions for the existence of semi-, strong and weak (persistent) traveling waves starting from the disease-free equilibrium. We further discuss several situations in which semi-traveling waves do not exist, and give an estimation of minimal wave speed. Secondly, we analyze a class of eco-epidemiological systems where prey is subject to Allee effect and infection. For certain subsystems, we determine the existence of the bifurcation point (Hopf bifurca-tion and bifurcation of heteroclinic orbits). We show that the strong Allee effect can create a separa-trix curve (or surface), leading to multi-stability. We find that the heteroclinic cycles form a hetero-clinic network and identify an interior periodic orbit. Finally, we give a qualitative analysis of two network-based differential systems coupling epidemic spread and information diffusion: the interplay system and the epidemic control system. More specifically, we obtain the existence of the disease-free equilibrium, endemic equilibrium and synchronization manifold, and their global asymptotic stability.
Cette thèse étudie quelques problèmes qualitatifs pour les systèmes d’équations différentielles modélisant des maladies infectieuses avec des effets de réaction ou de diffusion. Il se compose en trois parties. Premièrement, nous étudions un système de réaction-diffusion complex décrivant la propagation spatio-temporelle de la grippe avec de multiples souches. Nous établissons des conditions d’existence d’ondes semi-progressives, progressives fortes et faibles (persistantes) à partir de l’équilibre sans maladie. Nous discutons en outre plusieurs situations dans lesquelles les ondes se-mi-progressives n’existent pas, et donnent une estimation de la vitesse minimale d’onde. Deuxième-ment, nous analysons une classe de systèmes éco-épidémiologiques dans lesquels les proies sont sujettes à l’effet Allee et à l’infection. Pour certains sous-systèmes, nous déterminons l’existence du point de bifurcation (bifurcation Hopf et bifurcation d’orbites hétéroclines). Nous montrons que l’effet Allee fort peut créer une courbe séparatrice (ou une surface), conduisant à une stabilité mul-tiple. Nous trouvons que les cycles hétéroclines forment un réseau hétérocline et identifient une or-bite périodique intérieure. Enfin, nous donnons une analyse qualitative de deux systèmes différentiels basés sur le réseau couplant la propagation de l’épidémie et la diffusion de l’information: le système d’interaction et le système de contrôle des épidémies. Plus spécifiquement, nous obtenons l’existence de l’équilibre sans maladie, l’équilibre endémique et la variété de synchronisation, ainsi que leur stabilité asymptotique globale.
This thesis studies some qualitative problems for systems of differential equations modeling in-fectious diseases with reaction or diffusion effects. It consists of three parts. Firstly, we study a complex reaction-diffusion system describing the spatiotemporal spread of in-fluenza with multiple strains. We establish conditions for the existence of semi-, strong and weak (persistent) traveling waves starting from the disease-free equilibrium. We further discuss several situations in which semi-traveling waves do not exist, and give an estimation of minimal wave speed. Secondly, we analyze a class of eco-epidemiological systems where prey is subject to Allee effect and infection. For certain subsystems, we determine the existence of the bifurcation point (Hopf bifurca-tion and bifurcation of heteroclinic orbits). We show that the strong Allee effect can create a separa-trix curve (or surface), leading to multi-stability. We find that the heteroclinic cycles form a hetero-clinic network and identify an interior periodic orbit. Finally, we give a qualitative analysis of two network-based differential systems coupling epidemic spread and information diffusion: the interplay system and the epidemic control system. More specifically, we obtain the existence of the disease-free equilibrium, endemic equilibrium and synchronization manifold, and their global asymptotic stability.
25-09-2019
25-09-2019
Thèse
Thèse

Dispositif de détection et localisation basé sur un système RFID UHF intelligent : application au domaine de la grande distribution
Dispositif de détection et localisation basé sur un système RFID UHF intelligent : application au domaine de la grande distribution


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La technologie RFID UHF, également appelée RAIN RFID, est une technologie passive permettant l’identification automatique des objets. Elle comble ainsi le fossé entre les mondes physique et numérique en permettant à un objet de devenir « vivant » sur l'internet des objets grâce à des étiquettes RFID (tags) peu coûteuses et sans batterie. La technologie RFID UHF passive témoigne d’un développement significatif en raison de la croissance accélérée de dispositifs technologiques sophistiqués. Ce développement est en grande partie poussé par la chaîne d'approvisionnement et la grande distribution. Dans ces domaines, la RFID UHF passive de deuxième génération (Gen2), parmi d'autres solutions de traçage et d'identification possibles, constitue un choix logique compte tenu du faible coût des tags lorsqu’ils sont produits en gros volumes, de leur facilité d'impression et de l’absence de batterie. La principale préoccupation des revendeurs détaillants est la disponibilité du produit. Celle-ci peut être affectée par l’existence d’erreurs liées à la visibilité (écarts de stockage, vol, perte) et d’erreurs humaines. Il est donc nécessaire d'améliorer la visibilité et d'automatiser le processus. Malgré ses avantages, le déploiement de la technologie RFID dans la grande distribution est toujours confronté à de nombreux obstacles et défis. Dans cette thèse, nous nous sommes attachés à répertorier toutes les technologies de composants et de lecteurs proposées sur le marché ou encore à l’état de prototype, puis, après avoir identifié et analysé les différents défis liés à ce domaine particulier d’application, à élaborer et à tester de nouvelles solutions. En premier lieu, les distances maximales de lecture des tags passifs sont évaluées dans différents environnement afin d’identifier les facteurs les impactant. A l’issue de cette étude, une méthode de caractérisation alternative est proposée pour contrôler les performances des tags et identifier les objets tagués ayant de faibles performances. Deuxièmement, nous nous appuyant sur cette méthode pour proposer une nouvelle solution d’amélioration de la détection. Les algorithmes conçus et réalisés pour traduire cette solution permettent aux lecteurs de négocier leurs configurations avec l’environnement et entre eux. Enfin, un nouvel algorithme de localisation est proposé afin d’améliorer la précision. Son élaboration et son implémentation sont basées sur l’exploitation de la réponse des tags identifiés comme les plus fiables du milieu. Les solutions proposées sont particulièrement avantageuses car universelles, compatibles avec les lecteurs du marché et n’ajoutant aucun coût au matériel utilisé pour la détection.
UHF RFID technology, also known as RAIN RFID, is a passive technology that enables the automatic identification of items. Thus, it bridges the gap between the physical and digital worlds by allowing an item to become alive on the Internet of things thanks to inexpensive and battery-free RFID tags. Passive UHF RFID technology has witnessed a significant development due to the accelerated growth of sophisticated technological devices. This development is largely driven by the supply chain and the retail industries. Passive UHF RFID Gen2, among other tracing and identification solutions, is the logical choice given the low costs of large-volume tags, ease of printing and being battery-free, the need for maintenance is completely eliminated. The main concern of resellers, the withdrawal of the product, is mainly affected by errors related to visibility (stock gap, theft, loss) and human errors. It is, therefore, necessary to improve visibility and automate the process. Despite its advantages, RFID deployment in supermarkets is still facing many obstacles and challenges. In this thesis, we focus on technological availability by defining and analyzing the different challenges and possibly proposing the appropriate solutions. First, the maximum reading distances of passive tags are evaluated in different environments in order to identify the factors impacting them. At the end of this study, an alternative characterization method is proposed to control tag performance and identify tagged objects with poor performance. Secondly, we will use this method to propose a new solution to improve detection. The algorithms behind this solution allow readers to negotiate their configurations with the environment and with each other. Finally, a new location algorithm is proposed to improve accuracy. This algorithm is based on the exploitation of the answers of the reliable tags of the medium. The proposed solutions are universal, compatible with market readers and add no cost to the hardware used for detection.
La technologie RFID UHF, également appelée RAIN RFID, est une technologie passive permettant l’identification automatique des objets. Elle comble ainsi le fossé entre les mondes physique et numérique en permettant à un objet de devenir « vivant » sur l'internet des objets grâce à des étiquettes RFID (tags) peu coûteuses et sans batterie. La technologie RFID UHF passive témoigne d’un développement significatif en raison de la croissance accélérée de dispositifs technologiques sophistiqués. Ce développement est en grande partie poussé par la chaîne d'approvisionnement et la grande distribution. Dans ces domaines, la RFID UHF passive de deuxième génération (Gen2), parmi d'autres solutions de traçage et d'identification possibles, constitue un choix logique compte tenu du faible coût des tags lorsqu’ils sont produits en gros volumes, de leur facilité d'impression et de l’absence de batterie. La principale préoccupation des revendeurs détaillants est la disponibilité du produit. Celle-ci peut être affectée par l’existence d’erreurs liées à la visibilité (écarts de stockage, vol, perte) et d’erreurs humaines. Il est donc nécessaire d'améliorer la visibilité et d'automatiser le processus. Malgré ses avantages, le déploiement de la technologie RFID dans la grande distribution est toujours confronté à de nombreux obstacles et défis. Dans cette thèse, nous nous sommes attachés à répertorier toutes les technologies de composants et de lecteurs proposées sur le marché ou encore à l’état de prototype, puis, après avoir identifié et analysé les différents défis liés à ce domaine particulier d’application, à élaborer et à tester de nouvelles solutions. En premier lieu, les distances maximales de lecture des tags passifs sont évaluées dans différents environnement afin d’identifier les facteurs les impactant. A l’issue de cette étude, une méthode de caractérisation alternative est proposée pour contrôler les performances des tags et identifier les objets tagués ayant de faibles performances. Deuxièmement, nous nous appuyant sur cette méthode pour proposer une nouvelle solution d’amélioration de la détection. Les algorithmes conçus et réalisés pour traduire cette solution permettent aux lecteurs de négocier leurs configurations avec l’environnement et entre eux. Enfin, un nouvel algorithme de localisation est proposé afin d’améliorer la précision. Son élaboration et son implémentation sont basées sur l’exploitation de la réponse des tags identifiés comme les plus fiables du milieu. Les solutions proposées sont particulièrement avantageuses car universelles, compatibles avec les lecteurs du marché et n’ajoutant aucun coût au matériel utilisé pour la détection.
UHF RFID technology, also known as RAIN RFID, is a passive technology that enables the automatic identification of items. Thus, it bridges the gap between the physical and digital worlds by allowing an item to become alive on the Internet of things thanks to inexpensive and battery-free RFID tags. Passive UHF RFID technology has witnessed a significant development due to the accelerated growth of sophisticated technological devices. This development is largely driven by the supply chain and the retail industries. Passive UHF RFID Gen2, among other tracing and identification solutions, is the logical choice given the low costs of large-volume tags, ease of printing and being battery-free, the need for maintenance is completely eliminated. The main concern of resellers, the withdrawal of the product, is mainly affected by errors related to visibility (stock gap, theft, loss) and human errors. It is, therefore, necessary to improve visibility and automate the process. Despite its advantages, RFID deployment in supermarkets is still facing many obstacles and challenges. In this thesis, we focus on technological availability by defining and analyzing the different challenges and possibly proposing the appropriate solutions. First, the maximum reading distances of passive tags are evaluated in different environments in order to identify the factors impacting them. At the end of this study, an alternative characterization method is proposed to control tag performance and identify tagged objects with poor performance. Secondly, we will use this method to propose a new solution to improve detection. The algorithms behind this solution allow readers to negotiate their configurations with the environment and with each other. Finally, a new location algorithm is proposed to improve accuracy. This algorithm is based on the exploitation of the answers of the reliable tags of the medium. The proposed solutions are universal, compatible with market readers and add no cost to the hardware used for detection.
25-09-2019
25-09-2019
Thèse
Thèse
Cette thèse étudie, du point de vue de la théorie d'Iwasawa cyclotomique, certains motifs d'Artin non-critiques (au sens de Deligne), et en particulier, ceux attachés à une forme modulaire classique de poids un et p-régulière. Nous définissons dans un premier temps un groupe de Selmer, dont on montre qu'il est de torsion sur l'algèbre d'Iwasawa correspondante. On calcule ensuite le terme constant de sa série caractéristique en termes de logarithmes p-adiques d'unités globales, sous de faibles hypothèses. On met aussi en évidence l'existence d'un phénomène de "zéros triviaux" à la Mazur-Tate-Teitelbaum. Dans un deuxième temps, on construit une fonction L p-adique par déformation en utilisant la théorie des familles de Hida. Pour finir, on formule une Conjecture Principale d'Iwasawa pour de tels motifs d'Artin. On montre qu'elle découle de la Conjecture Principale d'Iwasawa pour les formes modulaires ordinaires de poids supérieur ou égal à 2, et on en montre inconditionnellement une divisibilité.
This thesis studies from the viewpoint of cyclotomic Iwasawa theory certain non-critical Artin motives (in the sense of Deligne), and in particular those attached to classical weight one modular forms that are regular at p. Firstly we define a Selmer group, and show that it is torsion on the corresponding Iwasawa algebra. We then compute the constant term of its caracteristic series in terms of p-adic logarithms of global units, under some mild assumptions. We also highlight a phenomenon of trivial zeros à la Mazur-Tate-Teitelbaum. Secondly we construct a p-adic L-function by deformation by means of Hida theory. Finally we formulate a Iwasawa Main Conjecture for such Artin motives. We show that it follows from the Iwasawa Main Conjecture for ordinary modular forms of weight greater than or equal to 2, and we inconditionally prove one divisibility of our Conjecture.
Cette thèse étudie, du point de vue de la théorie d'Iwasawa cyclotomique, certains motifs d'Artin non-critiques (au sens de Deligne), et en particulier, ceux attachés à une forme modulaire classique de poids un et p-régulière. Nous définissons dans un premier temps un groupe de Selmer, dont on montre qu'il est de torsion sur l'algèbre d'Iwasawa correspondante. On calcule ensuite le terme constant de sa série caractéristique en termes de logarithmes p-adiques d'unités globales, sous de faibles hypothèses. On met aussi en évidence l'existence d'un phénomène de "zéros triviaux" à la Mazur-Tate-Teitelbaum. Dans un deuxième temps, on construit une fonction L p-adique par déformation en utilisant la théorie des familles de Hida. Pour finir, on formule une Conjecture Principale d'Iwasawa pour de tels motifs d'Artin. On montre qu'elle découle de la Conjecture Principale d'Iwasawa pour les formes modulaires ordinaires de poids supérieur ou égal à 2, et on en montre inconditionnellement une divisibilité.
This thesis studies from the viewpoint of cyclotomic Iwasawa theory certain non-critical Artin motives (in the sense of Deligne), and in particular those attached to classical weight one modular forms that are regular at p. Firstly we define a Selmer group, and show that it is torsion on the corresponding Iwasawa algebra. We then compute the constant term of its caracteristic series in terms of p-adic logarithms of global units, under some mild assumptions. We also highlight a phenomenon of trivial zeros à la Mazur-Tate-Teitelbaum. Secondly we construct a p-adic L-function by deformation by means of Hida theory. Finally we formulate a Iwasawa Main Conjecture for such Artin motives. We show that it follows from the Iwasawa Main Conjecture for ordinary modular forms of weight greater than or equal to 2, and we inconditionally prove one divisibility of our Conjecture.
25-09-2019
25-09-2019
Thèse
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Vers de nouvelles topologies inorganiques fonctionnelles de basse dimension : approche expérimentale et théorique
Vers de nouvelles topologies inorganiques fonctionnelles de basse dimension : approche expérimentale et théorique


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La recherche exploratoire de nouvelles phases inorganiques fonctionnelles est au cœur de ces travaux. Un aperçu avec quelques exemples remarquables de prédiction, synthèse et modulation des propriétés (variées) de ces composés, est donné. Une démarche impliquant la synergie entre travail expérimental et simulations DFT est largement favorisée. Une approche modulaire complète cette synergie et permet à la fois de cibler de nouvelles phases ainsi qu’une meilleure compréhension des relations structure−propriétés. Ainsi, l’approche globale de ces travaux est illustrée autour de plusieurs thèmes. La recherche et l’étude de nouvelles phases assistées par des calculs théoriques ont été, pour une large part, axée sur des systèmes magnétiques de basse dimension (1D, 2D), représentés dans ce mémoire par la famille des pérovskites hexagonales ainsi que par des phases oxo-phosphates notamment. Des modèles de composés à entités magnétiques de basse dimension avec des comportements/structures inusuels sont présentés. Une chimie des blocs a permis une description rationnelle de leurs propriétés. L’élaboration de nouveaux systèmes à caractère 2D par le biais de méthodes de chimie topotactique est aussi développée. Des modifications de précurseurs oxydes permettent ainsi d’altérer les propriétés électroniques/magnétiques ou encore de générer des propriétés catalytiques. Un dernier thème concerne le développement de nouvelles phases de basse dimension en mettant à profit les avantages de systèmes à anions mixtes en termes de structurations originales et de contrôle des propriétés.
The exploratory research of new functional inorganic phases constitutes the core of the present work. An overview with some remarkable examples of prediction, synthesis and various properties tuning of such compounds, is given. A procedure involving the synergy between experimental work and DFT simulations is in general favored. A modular approach completes the later and allows both targeting new phases and a better structure-properties comprehension. In this way, the global approach of this work is illustrated through several aspects. The search and study of new phases assisted by theoretical calculations have been, for a large part, focused on low dimension magnetic systems (1D, 2D), represented in this manuscript by the hexagonal Perovskites family as well as oxo-phosphates phases among others. Models of compounds based on low dimension magnetic entities with unusual behaviors/structures are presented. From a blocks chemistry, a rational description of their properties is possible. The elaboration of new 2D-character systems via topochemical methods is also developed. The modifications of oxides precursors enable in this manner to alter electronic/magnetic properties or to generate catalytic properties for instance. A last aspect concerns the development of new low dimension phases by taking advantage of mixed anions systems in terms of original structuration and properties control.
La recherche exploratoire de nouvelles phases inorganiques fonctionnelles est au cœur de ces travaux. Un aperçu avec quelques exemples remarquables de prédiction, synthèse et modulation des propriétés (variées) de ces composés, est donné. Une démarche impliquant la synergie entre travail expérimental et simulations DFT est largement favorisée. Une approche modulaire complète cette synergie et permet à la fois de cibler de nouvelles phases ainsi qu’une meilleure compréhension des relations structure−propriétés. Ainsi, l’approche globale de ces travaux est illustrée autour de plusieurs thèmes. La recherche et l’étude de nouvelles phases assistées par des calculs théoriques ont été, pour une large part, axée sur des systèmes magnétiques de basse dimension (1D, 2D), représentés dans ce mémoire par la famille des pérovskites hexagonales ainsi que par des phases oxo-phosphates notamment. Des modèles de composés à entités magnétiques de basse dimension avec des comportements/structures inusuels sont présentés. Une chimie des blocs a permis une description rationnelle de leurs propriétés. L’élaboration de nouveaux systèmes à caractère 2D par le biais de méthodes de chimie topotactique est aussi développée. Des modifications de précurseurs oxydes permettent ainsi d’altérer les propriétés électroniques/magnétiques ou encore de générer des propriétés catalytiques. Un dernier thème concerne le développement de nouvelles phases de basse dimension en mettant à profit les avantages de systèmes à anions mixtes en termes de structurations originales et de contrôle des propriétés.
The exploratory research of new functional inorganic phases constitutes the core of the present work. An overview with some remarkable examples of prediction, synthesis and various properties tuning of such compounds, is given. A procedure involving the synergy between experimental work and DFT simulations is in general favored. A modular approach completes the later and allows both targeting new phases and a better structure-properties comprehension. In this way, the global approach of this work is illustrated through several aspects. The search and study of new phases assisted by theoretical calculations have been, for a large part, focused on low dimension magnetic systems (1D, 2D), represented in this manuscript by the hexagonal Perovskites family as well as oxo-phosphates phases among others. Models of compounds based on low dimension magnetic entities with unusual behaviors/structures are presented. From a blocks chemistry, a rational description of their properties is possible. The elaboration of new 2D-character systems via topochemical methods is also developed. The modifications of oxides precursors enable in this manner to alter electronic/magnetic properties or to generate catalytic properties for instance. A last aspect concerns the development of new low dimension phases by taking advantage of mixed anions systems in terms of original structuration and properties control.
25-09-2019
25-09-2019
Thèse
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Reflective modular forms and Weyl invariant E8 Jacobi modular forms
Reflective modular forms and Weyl invariant E8 Jacobi modular forms


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Cette thèse comprend deux parties indépendantes. Dans la première partie, nous développons une approche fondée sur la théorie des formes de Jacobi dont l'indice est un réseau pour classifier les formes modulaires réflexives sur des réseaux de niveau arbitraire. Les formes modulaires réflexives ont des applications en géométrie algébrique, en algèbre de Lie et en arithmétique. La classification des formes modulaires réflexives est un problème ouvert et a été étudiée par Borcherds, Gritsenko, Nikulin, Scheithauer et Ma depuis 1998. Dans cette partie, nous établissons de nouvelles conditions nécessaires à l'existence d'une forme modulaire réflexive. Nous prouvons la non-existence de formes modulaires réflexives et de formes modulaires 2-réflexives sur des réseaux de grand rang. Nous donnons également une classification complète des formes modulaires 2-réflexives sur des réseaux contenant deux plans hyperboliques. La deuxième partie est consacrée à l’étude des formes de Jacobi de $W(E_8)$-invariantes. Ce type de formes de Jacobi a une signification dans les variétés de Frobenius, la théorie de Gromov-Witten et la théorie des cordes. En 1992, Wirthm\"{u}ller a prouvé que l’espace des formes de Jacobi pour tout système de racines irréductible excepté $E_8$ est une algèbre polynomiale. Très peu de choses sont connues dans le cas de $E_8$. Dans cette partie, nous montrons que l'anneau bigradué des formes de Jacobi $W(E_8)$-invariantes n'est pas une algèbre polynomiale et prouvons que chacune de ces formes de Jacobi peut être exprimée uniquement sous la forme d'un polynôme en neuf formes de Jacobi algébriquement indépendantes introduites par Sakai avec des coefficients méromorphes $\SL_2(\ZZ)$-modulaires. Ce dernier résultat implique que, à indice fixé, l’espace des formes de Jacobi $W(E_8)$-invariantes est un module libre sur l’anneau des formes $\SL_2(\ZZ)$-modulaires et que le nombre de générateurs peut être calculé via une série génératrice. Nous déterminons et construisons tous les générateurs pour des indices petits. Ces résultats étendent un théorème de type de Chevalley au cas du réseau $E_8$.
This thesis consists of two independent parts. In the first part we develop an approach based on the theory of Jacobi forms of lattice index to classify reflective modular forms on lattices of arbitrary level. Reflective modular forms have applications in algebraic geometry, Lie algebra and arithmetic. The classification of reflective modular forms is an open problem and has been investigated by Borcherds, Gritsenko, Nikulin, Scheithauer and Ma since 1998. In this part, we establish new necessary conditions for the existence of a reflective modular form. We prove non-existence of reflective modular forms and 2-reflective modular forms on lattices of large rank. We also give a complete classification of 2-reflective modular forms on lattices containing two hyperbolic planes. The second part is devoted to the study of Weyl invariant $E_8$ Jacobi forms. This type of Jacobi forms has significance in Frobenius manifolds, Gromov--Witten theory and string theory. In 1992, Wirthm\"{u}ller proved that the space of Jacobi forms for any irreducible root system not of type $E_8$ is a polynomial algebra. But very little has been known about the case of $E_8$. In this paper we show that the bigraded ring of Weyl invariant $E_8$ Jacobi forms is not a polynomial algebra and prove that every such Jacobi form can be expressed uniquely as a polynomial in nine algebraically independent Jacobi forms introduced by Sakai with coefficients which are meromorphic $\SL_2(\ZZ)$ modular forms. The latter result implies that the space of Weyl invariant $E_8$ Jacobi forms of fixed index is a free module over the ring of $\SL_2(\ZZ)$ modular forms and that the number of generators can be calculated by a generating series. We determine and construct all generators of small index. These results give a proper extension of the Chevalley type theorem to the case of $E_8$.
Cette thèse comprend deux parties indépendantes. Dans la première partie, nous développons une approche fondée sur la théorie des formes de Jacobi dont l'indice est un réseau pour classifier les formes modulaires réflexives sur des réseaux de niveau arbitraire. Les formes modulaires réflexives ont des applications en géométrie algébrique, en algèbre de Lie et en arithmétique. La classification des formes modulaires réflexives est un problème ouvert et a été étudiée par Borcherds, Gritsenko, Nikulin, Scheithauer et Ma depuis 1998. Dans cette partie, nous établissons de nouvelles conditions nécessaires à l'existence d'une forme modulaire réflexive. Nous prouvons la non-existence de formes modulaires réflexives et de formes modulaires 2-réflexives sur des réseaux de grand rang. Nous donnons également une classification complète des formes modulaires 2-réflexives sur des réseaux contenant deux plans hyperboliques. La deuxième partie est consacrée à l’étude des formes de Jacobi de $W(E_8)$-invariantes. Ce type de formes de Jacobi a une signification dans les variétés de Frobenius, la théorie de Gromov-Witten et la théorie des cordes. En 1992, Wirthm\"{u}ller a prouvé que l’espace des formes de Jacobi pour tout système de racines irréductible excepté $E_8$ est une algèbre polynomiale. Très peu de choses sont connues dans le cas de $E_8$. Dans cette partie, nous montrons que l'anneau bigradué des formes de Jacobi $W(E_8)$-invariantes n'est pas une algèbre polynomiale et prouvons que chacune de ces formes de Jacobi peut être exprimée uniquement sous la forme d'un polynôme en neuf formes de Jacobi algébriquement indépendantes introduites par Sakai avec des coefficients méromorphes $\SL_2(\ZZ)$-modulaires. Ce dernier résultat implique que, à indice fixé, l’espace des formes de Jacobi $W(E_8)$-invariantes est un module libre sur l’anneau des formes $\SL_2(\ZZ)$-modulaires et que le nombre de générateurs peut être calculé via une série génératrice. Nous déterminons et construisons tous les générateurs pour des indices petits. Ces résultats étendent un théorème de type de Chevalley au cas du réseau $E_8$.
This thesis consists of two independent parts. In the first part we develop an approach based on the theory of Jacobi forms of lattice index to classify reflective modular forms on lattices of arbitrary level. Reflective modular forms have applications in algebraic geometry, Lie algebra and arithmetic. The classification of reflective modular forms is an open problem and has been investigated by Borcherds, Gritsenko, Nikulin, Scheithauer and Ma since 1998. In this part, we establish new necessary conditions for the existence of a reflective modular form. We prove non-existence of reflective modular forms and 2-reflective modular forms on lattices of large rank. We also give a complete classification of 2-reflective modular forms on lattices containing two hyperbolic planes. The second part is devoted to the study of Weyl invariant $E_8$ Jacobi forms. This type of Jacobi forms has significance in Frobenius manifolds, Gromov--Witten theory and string theory. In 1992, Wirthm\"{u}ller proved that the space of Jacobi forms for any irreducible root system not of type $E_8$ is a polynomial algebra. But very little has been known about the case of $E_8$. In this paper we show that the bigraded ring of Weyl invariant $E_8$ Jacobi forms is not a polynomial algebra and prove that every such Jacobi form can be expressed uniquely as a polynomial in nine algebraically independent Jacobi forms introduced by Sakai with coefficients which are meromorphic $\SL_2(\ZZ)$ modular forms. The latter result implies that the space of Weyl invariant $E_8$ Jacobi forms of fixed index is a free module over the ring of $\SL_2(\ZZ)$ modular forms and that the number of generators can be calculated by a generating series. We determine and construct all generators of small index. These results give a proper extension of the Chevalley type theorem to the case of $E_8$.
26-09-2019
26-09-2019
Thèse
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