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Processeur numérique/RF adaptatif pour émetteur sans fil multi-bandes multi-standard faible consommation à 5 GHz et 60 GHz
Processeur numérique/RF adaptatif pour émetteur sans fil multi-bandes multi-standard faible consommation à 5 GHz et 60 GHz


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Le domaine de la recherche dans les multi-standards, les systèmes multi-bandes, architectures, et circuits a été un thème populaire. La perspective est d'avoir des dispositifs qui peuvent être adaptés, parfaitement, aux différents réseaux tout en offrant d'excellentes fonctionnalités sur les différents technologies d’accès radio. Les architectures de transmetteurs configurables ciblant les cas d'utilisation complémentaires des WiFi-WiGig ont été étudiés. Des approches novatrices basées sur des DAC FIR semi-numériques configurables à grande vitesse sont proposées. Les DAC de FIR nécessitent des filtres longs avec des coefficients de résolution élevés pour atteindre des niveaux d'atténuation de stopband satisfaisants aux exigences de bruit hors bande. Normalement, cela limite la vitesse et se traduit par une grande surface de silicium. Dans ce travail, les techniques de conception de circuits sont développées de sorte qu'un élément de circuit unitaire réalisant un coefficient d'une fonction de transfert peut être réutilisé dans la réalisation d’un coefficient d'une autre fonction de transfert. Une puce prototype de passe-haut FIR DAC qui peut être configuré pour le fonctionnement de l'IEEE 802.11ac et les standards IEEE 802.11ad a été mise en œuvre sur une technologie CMOS 28nm FDSOI de STMicroelectronics. Le test De cette puce a démontré la validité des architectures d'émetteur proposées. Le puce prototype peut traiter des signaux des bandes de base aussi larges que 63,63 MHz et 300 MHz à une fréquence d'horloge de 1,4 GHz avec une consommation de 103,07 mW dans le 802.11ac et 86,89 mW dans le mode 802.11ad.
The vision of research into multi-standard and multi-band systems, architectures, and circuits has been to develop devices which can hope seamlessly from one network to the other while delivering excellent functionality in different radio access technologies. In this work, configurable transmitter architectures based on FIR DACs which target WiFi-WiGig complementary use cases have been studied. FIR DACs require long filters with high resolution coefficients to meet high out-of-band noise attenuation. Normally, this limits speed and results in large area. In this work, circuit techniques are developed so that a unit circuit element realizing a coefficient of one transfer function can be re-used in realizing a different-valued coefficient of another transfer function. The work also proposes topologies that exploit digital signal processing at advanced nodes to implement quadrature modulation while realizing up-conversion, digital-to-analog conversion and image and quantization filtering in one configurable FIR DAC block. A prototype high pass FIR DAC chip which can be configured for processing IEEE 802.11ac and IEEE 802.11ad signals was implemented in ST CMOS 28nm FDSOI technology. The test of this chip has demonstrated the validity of the proposed transmitter architectures. The prototype chip can process baseband signals as wide as 63.63 MHz and 300 MHz at a clock frequency of 1.4 GHz while consuming 103.07 mW in the 802.11ac and 86.89 mW in the 802.11ad modes.
Le domaine de la recherche dans les multi-standards, les systèmes multi-bandes, architectures, et circuits a été un thème populaire. La perspective est d'avoir des dispositifs qui peuvent être adaptés, parfaitement, aux différents réseaux tout en offrant d'excellentes fonctionnalités sur les différents technologies d’accès radio. Les architectures de transmetteurs configurables ciblant les cas d'utilisation complémentaires des WiFi-WiGig ont été étudiés. Des approches novatrices basées sur des DAC FIR semi-numériques configurables à grande vitesse sont proposées. Les DAC de FIR nécessitent des filtres longs avec des coefficients de résolution élevés pour atteindre des niveaux d'atténuation de stopband satisfaisants aux exigences de bruit hors bande. Normalement, cela limite la vitesse et se traduit par une grande surface de silicium. Dans ce travail, les techniques de conception de circuits sont développées de sorte qu'un élément de circuit unitaire réalisant un coefficient d'une fonction de transfert peut être réutilisé dans la réalisation d’un coefficient d'une autre fonction de transfert. Une puce prototype de passe-haut FIR DAC qui peut être configuré pour le fonctionnement de l'IEEE 802.11ac et les standards IEEE 802.11ad a été mise en œuvre sur une technologie CMOS 28nm FDSOI de STMicroelectronics. Le test De cette puce a démontré la validité des architectures d'émetteur proposées. Le puce prototype peut traiter des signaux des bandes de base aussi larges que 63,63 MHz et 300 MHz à une fréquence d'horloge de 1,4 GHz avec une consommation de 103,07 mW dans le 802.11ac et 86,89 mW dans le mode 802.11ad.
The vision of research into multi-standard and multi-band systems, architectures, and circuits has been to develop devices which can hope seamlessly from one network to the other while delivering excellent functionality in different radio access technologies. In this work, configurable transmitter architectures based on FIR DACs which target WiFi-WiGig complementary use cases have been studied. FIR DACs require long filters with high resolution coefficients to meet high out-of-band noise attenuation. Normally, this limits speed and results in large area. In this work, circuit techniques are developed so that a unit circuit element realizing a coefficient of one transfer function can be re-used in realizing a different-valued coefficient of another transfer function. The work also proposes topologies that exploit digital signal processing at advanced nodes to implement quadrature modulation while realizing up-conversion, digital-to-analog conversion and image and quantization filtering in one configurable FIR DAC block. A prototype high pass FIR DAC chip which can be configured for processing IEEE 802.11ac and IEEE 802.11ad signals was implemented in ST CMOS 28nm FDSOI technology. The test of this chip has demonstrated the validity of the proposed transmitter architectures. The prototype chip can process baseband signals as wide as 63.63 MHz and 300 MHz at a clock frequency of 1.4 GHz while consuming 103.07 mW in the 802.11ac and 86.89 mW in the 802.11ad modes.
21-01-2020
21-01-2020
Thèse
Thèse

Caractérisation de la pollution organique et inorganique dans les sédiments portuaires du Liban
Caractérisation de la pollution organique et inorganique dans les sédiments portuaires du Liban


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La Zone Côtière Libanaise (ZCL), s'étend sur plus de 220 km le long de la mer Méditerranée orientale, est un cas typique de la plupart des zones côtières des pays en voie de développement où la combinaison d’un large éventail d'activités humaines contribue à la pollution de l'eau et à la dégradation de l'environnement. Cette pollution est due aux rejets industriels et domestiques, directs et indirects, d’un grand nombre de contaminants dans le milieu marin. En raison de son importance écologique, l'évaluation de la qualité des sédiments côtiers constitue un domaine de recherche important afin de statuer sur le niveau de la contamination des eaux. Dans ce travail, nous avons mis l’accent sur certains contaminants prioritaires tels que les Polluants Organiques Persistants (POP) et les métaux lourds qui sont connus pour leurs toxicités, leurs bioaccumulations et les effets cancérigènes et mutagènes. En raison d’un manque d'informations sur ces polluants dans le bassin méditerranée orientale en général et sur la zone côtière libanaise en particulier, nous avons focalisé l'étude sur les sédiments dans les sites côtiers les plus sensibles comme les bassins semi-fermés tels que les ports et les baies qui sont des écosystèmes très vulnérables où une grande quantité de polluants s’accumulent dans les sédiments où la remise en suspension et l'oxydation des sédiments anoxiques se produisent fréquemment.. L’évaluation de la qualité des sédiments portuaires est indispensable pour connaitre le devenir en cas d’aménagement. Une attention particulière a été portée sur le site du port de Tripoli, qui est considéré comme le deuxième port du Liban et en raison de son emplacement à proximité d’une réserve naturelle classée, les îles palmiers. En général, le niveau de pollution de la ZCL varie entre moyen et élevé selon le site. Pour le port de Tripoli, une proposition de plan d'urgence a été préparée pour l’aide à la décision des autorités du Port pour apporter des réponses aux incidents possibles comme les incendies ou le déversement pétrolier accidentel. Ce plan d’urgence peut être considéré comme une première étape de la gestion des zones côtières afin d’assurer un développement durable.
Lebanon coastal zone (LCZ) which extends over 220 km along the Eastern Mediterranean Sea is a typical case of most coastal areas of the developing countries in the Mediterranean region, where the combination of a wide range of anthropogenic activities are contributing to water pollution and environmental degradation, by the direct and indirect release of a large number of pollutants into the sea via atmospheric and river inputs. Amongst the numerous environmental concerns we are facing, the marine environment is one of the top priorities that must be addressed. Due to its ecological importance, the evaluation of coastal sediment quality constitutes an important area of research to give a clear picture of water pollution status. Much attention was paid of some priority pollutants such as persistent organic pollutant (POPs) and heavy metals as known to be toxic, persistent and bio-accumulative, carcinogenic and mutagenic. There is an urgent need to survey the levels of these pollutants in sediments due to the great lack of information in the eastern part of the Mediterranean Sea in general and particularly in Lebanese coastal zone which render our study very important and useful regionally and locally by local authority and policy makers during coastal zone management. The semi-enclosed basins such as ports and bays are very vulnerable ecosystem where build-up greatly amount of these pollutants in sediments. This why we focus on our studies of the assessment of ports sediment quality of some possible hotspots where the re-suspension and oxidation of anoxic sediment occur frequently. A special attention was taken to Tripoli harbour which is the second Port of Lebanon due to its location near some reserved island. The pollution levels of LCZ by these pollutants are assigned as moderate to high. An emergency proposal plan was prepared for Tripoli Harbour, this will assists harbour authority to response for all fire and oil spill accidents as a first step for a durable development inside this promising harbor.
La Zone Côtière Libanaise (ZCL), s'étend sur plus de 220 km le long de la mer Méditerranée orientale, est un cas typique de la plupart des zones côtières des pays en voie de développement où la combinaison d’un large éventail d'activités humaines contribue à la pollution de l'eau et à la dégradation de l'environnement. Cette pollution est due aux rejets industriels et domestiques, directs et indirects, d’un grand nombre de contaminants dans le milieu marin. En raison de son importance écologique, l'évaluation de la qualité des sédiments côtiers constitue un domaine de recherche important afin de statuer sur le niveau de la contamination des eaux. Dans ce travail, nous avons mis l’accent sur certains contaminants prioritaires tels que les Polluants Organiques Persistants (POP) et les métaux lourds qui sont connus pour leurs toxicités, leurs bioaccumulations et les effets cancérigènes et mutagènes. En raison d’un manque d'informations sur ces polluants dans le bassin méditerranée orientale en général et sur la zone côtière libanaise en particulier, nous avons focalisé l'étude sur les sédiments dans les sites côtiers les plus sensibles comme les bassins semi-fermés tels que les ports et les baies qui sont des écosystèmes très vulnérables où une grande quantité de polluants s’accumulent dans les sédiments où la remise en suspension et l'oxydation des sédiments anoxiques se produisent fréquemment.. L’évaluation de la qualité des sédiments portuaires est indispensable pour connaitre le devenir en cas d’aménagement. Une attention particulière a été portée sur le site du port de Tripoli, qui est considéré comme le deuxième port du Liban et en raison de son emplacement à proximité d’une réserve naturelle classée, les îles palmiers. En général, le niveau de pollution de la ZCL varie entre moyen et élevé selon le site. Pour le port de Tripoli, une proposition de plan d'urgence a été préparée pour l’aide à la décision des autorités du Port pour apporter des réponses aux incidents possibles comme les incendies ou le déversement pétrolier accidentel. Ce plan d’urgence peut être considéré comme une première étape de la gestion des zones côtières afin d’assurer un développement durable.
Lebanon coastal zone (LCZ) which extends over 220 km along the Eastern Mediterranean Sea is a typical case of most coastal areas of the developing countries in the Mediterranean region, where the combination of a wide range of anthropogenic activities are contributing to water pollution and environmental degradation, by the direct and indirect release of a large number of pollutants into the sea via atmospheric and river inputs. Amongst the numerous environmental concerns we are facing, the marine environment is one of the top priorities that must be addressed. Due to its ecological importance, the evaluation of coastal sediment quality constitutes an important area of research to give a clear picture of water pollution status. Much attention was paid of some priority pollutants such as persistent organic pollutant (POPs) and heavy metals as known to be toxic, persistent and bio-accumulative, carcinogenic and mutagenic. There is an urgent need to survey the levels of these pollutants in sediments due to the great lack of information in the eastern part of the Mediterranean Sea in general and particularly in Lebanese coastal zone which render our study very important and useful regionally and locally by local authority and policy makers during coastal zone management. The semi-enclosed basins such as ports and bays are very vulnerable ecosystem where build-up greatly amount of these pollutants in sediments. This why we focus on our studies of the assessment of ports sediment quality of some possible hotspots where the re-suspension and oxidation of anoxic sediment occur frequently. A special attention was taken to Tripoli harbour which is the second Port of Lebanon due to its location near some reserved island. The pollution levels of LCZ by these pollutants are assigned as moderate to high. An emergency proposal plan was prepared for Tripoli Harbour, this will assists harbour authority to response for all fire and oil spill accidents as a first step for a durable development inside this promising harbor.
05-02-2020
05-02-2020
Thèse
Thèse

Développement et caractérisation d’un démonstrateur de générateur thermoélectrique à base de membranes de silicium couplées à de l’ingénierie phononique
Développement et caractérisation d’un démonstrateur de générateur thermoélectrique à base de membranes de silicium couplées à de l’ingénierie phononique


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L'essor de l'internet des objets (IoT) et des capteurs autonomes et communicants semble être retardé en raison du manque de source d’énergie fiable, sûre et à faible coût. Les récupérateurs d’énergies thermoélectriques présentent ces avantages clés. Le silicium présente les avantages d'être très abondant, moins polluant et de bénéficier d'installations et de procédés technologiques permettant la production en série de récupérateurs d’énergies thermoélectriques à faible coût par rapport aux matériaux conventionnel (alliages de tellure de bismuth). Toutefois, le silicium est un matériau thermoélectrique médiocre en raison de sa conductivité thermique élevée ( ). La possibilité de réduire la conductivité thermique tout en préservant la conductivité électrique et le coefficient Seebeck est la clé pour améliorer le silicium en tant que matériau thermoélectrique efficace. À cette fin, les efforts sont orientés vers la partie phononique du transport de chaleur, qui constitue la contribution dominante dans les semi-conducteurs. Les recherches menées au cours de cette thèse ont porté sur l'intégration des membranes de silicium nanostructurées de réseaux phononiques dans des démonstrateurs de récupérateurs d’énergies thermoélectriques et leur caractérisation au regard de l'état de l’art. Les résultats de ces études ont démontré la faisabilité d’un récupérateur d’énergie thermoélectrique à base de silicium présentant des performances (De quelques µW/cm2 pour ΔT~5-10K à quelques mW/cm2 pour ΔT>100K) suffisantes pour l’alimentation en énergie de nœuds de capteurs autonomes et des performances comparables à celles d’un récupérateur (état de l’art) à base de tellure de bismuth en fonction des conditions de refroidissement de ces derniers. De plus, cette thèse a démontré, outre la récupération d'énergie, la possibilité de développer des refroidisseurs thermoélectriques à base de silicium, ouvrant la voie à une possible intégration de refroidisseurs thermoélectriques dans des dispositifs micro-électroniques à base de silicium.
The lack of reliable, safe and low-cost energy source seems to delay the blooming of the internet of things (IoT) and wireless sensors nodes. Thermoelectric harvesters feature those key advantages. Silicon presents the advantages to be most abundant, less environmental harmful and to benefit from facilities and technological processes for low cost thermoelectric harvesters mass production compared to the conventional materials (bismuth telluride alloys). However, silicon is a poor thermoelectric material due to its high thermal conductivity ( ). The possibility to reduce the thermal conductivity while preserving electrical conductivity and Seebeck coefficient is the key to upgrade silicon as an efficient thermoelectric material. To that end, efforts are oriented towards the phononic part of heat transport, which is the dominant contribution in semiconductors. The researches carried out during this thesis dealt with the integration of phonon engineered silicon membranes into thermoelectric harvester demonstrators and their characterizations with respect to the state of the art. The results demonstrated the feasibility of a silicon based thermoelectric harvester exhibiting performance (from few µW/cm2 for ΔT~5-10K to few mW/cm2 for ΔT>100K) sufficient for autonomous sensor nodes’ power supplying and comparable performance with the bismuth telluride state of the art harvester according to the harvesters’ cooling conditions. Moreover, this thesis demonstrated, in addition to the energy harvesting, the possibility of developing silicon based thermoelectric coolers, opening the way to possible integration of thermoelectric coolers in silicon based micro-electronic devices.
L'essor de l'internet des objets (IoT) et des capteurs autonomes et communicants semble être retardé en raison du manque de source d’énergie fiable, sûre et à faible coût. Les récupérateurs d’énergies thermoélectriques présentent ces avantages clés. Le silicium présente les avantages d'être très abondant, moins polluant et de bénéficier d'installations et de procédés technologiques permettant la production en série de récupérateurs d’énergies thermoélectriques à faible coût par rapport aux matériaux conventionnel (alliages de tellure de bismuth). Toutefois, le silicium est un matériau thermoélectrique médiocre en raison de sa conductivité thermique élevée ( ). La possibilité de réduire la conductivité thermique tout en préservant la conductivité électrique et le coefficient Seebeck est la clé pour améliorer le silicium en tant que matériau thermoélectrique efficace. À cette fin, les efforts sont orientés vers la partie phononique du transport de chaleur, qui constitue la contribution dominante dans les semi-conducteurs. Les recherches menées au cours de cette thèse ont porté sur l'intégration des membranes de silicium nanostructurées de réseaux phononiques dans des démonstrateurs de récupérateurs d’énergies thermoélectriques et leur caractérisation au regard de l'état de l’art. Les résultats de ces études ont démontré la faisabilité d’un récupérateur d’énergie thermoélectrique à base de silicium présentant des performances (De quelques µW/cm2 pour ΔT~5-10K à quelques mW/cm2 pour ΔT>100K) suffisantes pour l’alimentation en énergie de nœuds de capteurs autonomes et des performances comparables à celles d’un récupérateur (état de l’art) à base de tellure de bismuth en fonction des conditions de refroidissement de ces derniers. De plus, cette thèse a démontré, outre la récupération d'énergie, la possibilité de développer des refroidisseurs thermoélectriques à base de silicium, ouvrant la voie à une possible intégration de refroidisseurs thermoélectriques dans des dispositifs micro-électroniques à base de silicium.
The lack of reliable, safe and low-cost energy source seems to delay the blooming of the internet of things (IoT) and wireless sensors nodes. Thermoelectric harvesters feature those key advantages. Silicon presents the advantages to be most abundant, less environmental harmful and to benefit from facilities and technological processes for low cost thermoelectric harvesters mass production compared to the conventional materials (bismuth telluride alloys). However, silicon is a poor thermoelectric material due to its high thermal conductivity ( ). The possibility to reduce the thermal conductivity while preserving electrical conductivity and Seebeck coefficient is the key to upgrade silicon as an efficient thermoelectric material. To that end, efforts are oriented towards the phononic part of heat transport, which is the dominant contribution in semiconductors. The researches carried out during this thesis dealt with the integration of phonon engineered silicon membranes into thermoelectric harvester demonstrators and their characterizations with respect to the state of the art. The results demonstrated the feasibility of a silicon based thermoelectric harvester exhibiting performance (from few µW/cm2 for ΔT~5-10K to few mW/cm2 for ΔT>100K) sufficient for autonomous sensor nodes’ power supplying and comparable performance with the bismuth telluride state of the art harvester according to the harvesters’ cooling conditions. Moreover, this thesis demonstrated, in addition to the energy harvesting, the possibility of developing silicon based thermoelectric coolers, opening the way to possible integration of thermoelectric coolers in silicon based micro-electronic devices.
05-02-2020
05-02-2020
Thèse
Thèse

Hydrogels stimulables à base de complexes de cyclobis paraquat paraphénylène
Hydrogels stimulables à base de complexes de cyclobis paraquat paraphénylène


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Les matériaux polymères multi stimulables sont d’ores et déjà utilisés dans différents domaines d’applications, tels que le relargage de principes actifs sur commande, l’ingénierie tissulaire, les matériaux auto réparants ou les senseurs. Depuis une vingtaine d’années, la chimie supramoléculaire s’est révélée être un outil de choix pour créer ce type de matériaux dits « intelligents ». Elle permet en effet de moduler voir de programmer les propriétés des matériaux en contrôlant le caractère dynamique des interactions supramoléculaires via l’application de stimuli adaptés. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse financée par l’ANR (projet STRAPA) avaient pour principal objectif d’exploiter des complexes à base de cyclobis paraquat paraphénylène (CBPQT4+) et d’entités riches en électrons (tétrathiafulvalène, naphtalène) pour concevoir des hydrogels supramoléculaires multi-stimulables. Deux types d’hydrogels ont été développés : des hydrogels physiques (réticulés de manière supramoléculaire) capables de présenter une transition sol-gel sous stimuli (température, ajout de molécules compétitrices) et des hydrogels chimiques (réticulés de manière permanente) dotés de motifs de reconnaissance moléculaire riches en électrons dont les propriétés de gonflement peuvent être finement contrôlées. En particulier, nous avons montré que celles-ci pouvaient être manipulées très facilement via le nombre d’unités riches en électrons présents au sein des hydrogels, en contrôlant le pourcentage de complexes formés, ainsi qu’en appliquant divers stimuli (température, red/ox, macromolécules compétitrices, tensioactifs).
Multistimuli-responsive polymer materials play an important role in various fields of applications, (drug delivery system, tissue engineering, and self-healing materials. In the last past decades, supramolecular chemistry has emerged as a powerful tool to build such smart materials. Indeed, thanks to the inherent and/or induced dynamic behavior of supramolecular interactions, materials properties can be potentially tuned or even programmed. The main objective of this thesis, that have been carried out in the framework of the STRAPA ANR project, was to exploit host-guest interactions formed from the cyclobis paraquat paraphenylene (CBPQT4+) host molecule and electron-rich entities (tetrathiafulvalene, naphthalene) to conceive multi-stimuli responsive hydrogels. Two kind of smart hydrogels have been developed : physical hydrogels in which the sol-gel transition can be controlled upon heating or by adding competitive molecules, and chemical hydrogels with programmable swelling properties. In the last case, we have notably shown that the actuating behavior of hydrogels could be finely triggered by applying various environmental stimuli (T, red/ox, competitive macromolecules and surfactants).
Les matériaux polymères multi stimulables sont d’ores et déjà utilisés dans différents domaines d’applications, tels que le relargage de principes actifs sur commande, l’ingénierie tissulaire, les matériaux auto réparants ou les senseurs. Depuis une vingtaine d’années, la chimie supramoléculaire s’est révélée être un outil de choix pour créer ce type de matériaux dits « intelligents ». Elle permet en effet de moduler voir de programmer les propriétés des matériaux en contrôlant le caractère dynamique des interactions supramoléculaires via l’application de stimuli adaptés. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse financée par l’ANR (projet STRAPA) avaient pour principal objectif d’exploiter des complexes à base de cyclobis paraquat paraphénylène (CBPQT4+) et d’entités riches en électrons (tétrathiafulvalène, naphtalène) pour concevoir des hydrogels supramoléculaires multi-stimulables. Deux types d’hydrogels ont été développés : des hydrogels physiques (réticulés de manière supramoléculaire) capables de présenter une transition sol-gel sous stimuli (température, ajout de molécules compétitrices) et des hydrogels chimiques (réticulés de manière permanente) dotés de motifs de reconnaissance moléculaire riches en électrons dont les propriétés de gonflement peuvent être finement contrôlées. En particulier, nous avons montré que celles-ci pouvaient être manipulées très facilement via le nombre d’unités riches en électrons présents au sein des hydrogels, en contrôlant le pourcentage de complexes formés, ainsi qu’en appliquant divers stimuli (température, red/ox, macromolécules compétitrices, tensioactifs).
Multistimuli-responsive polymer materials play an important role in various fields of applications, (drug delivery system, tissue engineering, and self-healing materials. In the last past decades, supramolecular chemistry has emerged as a powerful tool to build such smart materials. Indeed, thanks to the inherent and/or induced dynamic behavior of supramolecular interactions, materials properties can be potentially tuned or even programmed. The main objective of this thesis, that have been carried out in the framework of the STRAPA ANR project, was to exploit host-guest interactions formed from the cyclobis paraquat paraphenylene (CBPQT4+) host molecule and electron-rich entities (tetrathiafulvalene, naphthalene) to conceive multi-stimuli responsive hydrogels. Two kind of smart hydrogels have been developed : physical hydrogels in which the sol-gel transition can be controlled upon heating or by adding competitive molecules, and chemical hydrogels with programmable swelling properties. In the last case, we have notably shown that the actuating behavior of hydrogels could be finely triggered by applying various environmental stimuli (T, red/ox, competitive macromolecules and surfactants).
05-02-2020
05-02-2020
Thèse
Thèse

Identification et mesures de biomarqueurs infra-individuels chez le palmier dattier (Phoenix dactylifera) lors d’une contamination métallique: prédiction des voies métaboliques et description des mécanismes de détoxication des métaux impliqués
Identification et mesures de biomarqueurs infra-individuels chez le palmier dattier (Phoenix dactylifera) lors d’une contamination métallique: prédiction des voies métaboliques et description des mécanismes de détoxication des métaux impliqués


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Les industries de traitement du phosphate dans le but de produire des engrais phosphatés, très présentes dans la zone côtière sud du Grand Sfax en Tunisie, sont à l’origine d’émissions atmosphériques et de rejets de déchets ; en l’occurrence du phosphogypse chargés de contaminants métalliques. La contamination des sols qui en résulte est une contamination persistante. Dans le but de mieux comprendre les effets de la contamination par les métaux engendrés par cette activité industrielle, une attention particulière a été portée sur une espèce d’importance économique, le palmier dattier Phoenix dactylifera. Le présent travail avait pour objectifs d'étudier la germination des graines et la variété Deglet Nour dans différents contextes de contamination métallique aux moyens de techniques de biotechnologie végétale impliquant la recherche in silico et la culture in vitro de vitroplant et à l’aide de deux approches. Une approche individuelle intégrative qui s’est servie de nombreuses mesures de biomarqueurs morphologiques et biochimiques chez l’espèce étudiée exposée à divers stress métalliques. Une deuxième approche, plus moléculaire et mécanistique avait pour but d’identifier des gènes qui répondent à une exposition au Cd, ou au Cu, ou au Cr capables de prédire les voies métaboliques impliquées. Cette seconde approche, basée sur l’exploitation d’une banque de cDNA de la variété Deglet Nour a permis l’identification de gènes de chélateurs et transporteurs de métaux. Le suivi des niveaux d’expression de ces gènes chez des plantes placées dans des conditions d’expositions métalliques variées a permis de mieux comprendre les mécanismes de détoxication des métaux mis en œuvre.
The phosphate processing industries for the production of phosphate fertilizers, which are present in the southern coastal zone of the Grand Sfax in Tunisia, caused atmospheric emissions and waste discharges i.e., phosphogypsum loaded with metal contaminants. The resulting contamination of soils is a persistent contamination. In order to better understand the effects of metal contamination caused by this industrial activity and ultimately to propose measures for the rehabilitation and/or ecological restoration of the sites but also because of its economic importance, particular attention has been paid on the palm date (Phoenix dactylifera). The aim of this work was to study seed germination and growth of the Deglet Nour variety in various metal contamination contexts by means of plant biotechnology techniques involving in silico research and in vitro culture of vitroplant. Two approaches have been performed. An individual integrative approach that used numerous measurements of morphological and biochemical biomarkers in date palm exposed to various metal stresses. A second approach, more molecular and mechanistic, was performed to identify genes that respond when plants are exposed to Cd, Cu, or Cr which help for the prediction of the metabolic pathways that are affected by contaminants or involved in detoxification processes. This second approach, based on the exploitation of a cDNA library of the Deglet Nour variety, allowed the identification of genes coding for metal chelators and transporters. Monitoring of the levels of expression of these genes made it possible to better understand the detoxification mechanisms of metals in the palm date.
Les industries de traitement du phosphate dans le but de produire des engrais phosphatés, très présentes dans la zone côtière sud du Grand Sfax en Tunisie, sont à l’origine d’émissions atmosphériques et de rejets de déchets ; en l’occurrence du phosphogypse chargés de contaminants métalliques. La contamination des sols qui en résulte est une contamination persistante. Dans le but de mieux comprendre les effets de la contamination par les métaux engendrés par cette activité industrielle, une attention particulière a été portée sur une espèce d’importance économique, le palmier dattier Phoenix dactylifera. Le présent travail avait pour objectifs d'étudier la germination des graines et la variété Deglet Nour dans différents contextes de contamination métallique aux moyens de techniques de biotechnologie végétale impliquant la recherche in silico et la culture in vitro de vitroplant et à l’aide de deux approches. Une approche individuelle intégrative qui s’est servie de nombreuses mesures de biomarqueurs morphologiques et biochimiques chez l’espèce étudiée exposée à divers stress métalliques. Une deuxième approche, plus moléculaire et mécanistique avait pour but d’identifier des gènes qui répondent à une exposition au Cd, ou au Cu, ou au Cr capables de prédire les voies métaboliques impliquées. Cette seconde approche, basée sur l’exploitation d’une banque de cDNA de la variété Deglet Nour a permis l’identification de gènes de chélateurs et transporteurs de métaux. Le suivi des niveaux d’expression de ces gènes chez des plantes placées dans des conditions d’expositions métalliques variées a permis de mieux comprendre les mécanismes de détoxication des métaux mis en œuvre.
The phosphate processing industries for the production of phosphate fertilizers, which are present in the southern coastal zone of the Grand Sfax in Tunisia, caused atmospheric emissions and waste discharges i.e., phosphogypsum loaded with metal contaminants. The resulting contamination of soils is a persistent contamination. In order to better understand the effects of metal contamination caused by this industrial activity and ultimately to propose measures for the rehabilitation and/or ecological restoration of the sites but also because of its economic importance, particular attention has been paid on the palm date (Phoenix dactylifera). The aim of this work was to study seed germination and growth of the Deglet Nour variety in various metal contamination contexts by means of plant biotechnology techniques involving in silico research and in vitro culture of vitroplant. Two approaches have been performed. An individual integrative approach that used numerous measurements of morphological and biochemical biomarkers in date palm exposed to various metal stresses. A second approach, more molecular and mechanistic, was performed to identify genes that respond when plants are exposed to Cd, Cu, or Cr which help for the prediction of the metabolic pathways that are affected by contaminants or involved in detoxification processes. This second approach, based on the exploitation of a cDNA library of the Deglet Nour variety, allowed the identification of genes coding for metal chelators and transporters. Monitoring of the levels of expression of these genes made it possible to better understand the detoxification mechanisms of metals in the palm date.
05-02-2020
05-02-2020
Thèse
Thèse

Caractérisation physico-chimique de composés organiques volatils biogéniques et de leurs hydrates
Caractérisation physico-chimique de composés organiques volatils biogéniques et de leurs hydrates


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Notre étude a porté sur les propriétés physico-chimiques de molécules d’intérêt atmosphérique en phase gazeuse, en particulier le processus de microsolvatation, qui pourrait permettre de mieux comprendre ce qui conduit à la formation d’aérosols organiques secondaires. Nous avons étudié le mécanisme d’hydratation de plusieurs produits d’oxydation des monoterpènes, dont font partie le myrténal et le périllaldéhyde, qui sont deux aldéhydes insaturés de structures proches, avec la verbénone et la fenchone, qui sont deux cétones. Les structures de nombreux édifices (jusqu’à 3 molécules d’eau liées aux molécules) ont été optimisées par calculs de chimie quantique aux niveaux MP2 / 6- 311++G(d,p) et B3LYP-D3BJ / def2-TZVP. La cohésion des hydrates se fait grâce à des liaisons hydrogène et à des interactions de Van der Waals. Nous avons pu mettre en évidence l’existence de beaucoup d’entre eux par spectroscopie mircoonde en jet supersonique dans la gamme de fréquences 2 - 20 GHz et déterminer leur structure expérimentale. Pour le myrténal, nous avons enregistré et analysé le spectre de rotation pure, ainsi que ceux des isotopologues en abondance naturelle (13C et 18O). Avec l’appui des calculs de chimie quantique, nous avons déterminé sa structure moléculaire en phase gazeuse. Concernant les hydrates du myrténal, nous avons analysé le spectre de 2 mono-, 2 di- et un trihydrate, alors que pour le périllaldéhyde 4 mono- et 2 dihydrates sont caractérisés. Avec les cétones, nous avons analysé le spectre de 2 mono-, 2 di- et 1 trihydrate de la verbénone, alors que pour la microhydratation de la fenchone, nous avons caractérisé 2 mono-, 2 di- et 3 trihydrates. Afin de confirmer la structure des complexes, nous avons utilisé de l’eau enrichie en oxygène 18, ce qui nous a permis grâce aux constantes de rotation des isotopomères de calculer la structure des hydrates détectés en déterminant la position des atomes d’oxygène par le calcul de leurs coordonnées de substitution, ainsi qu’une structure effective limitée à l’arrangement des molécules d’eau autour du substrat.
Our study deal on the physicochemical properties of molecules of atmospheric interest in the gas phase, in particular the microsolvation process, which could be useful to better understand what leads to the formation of secondary organic aerosols. We studied the mechanism of hydration of several oxidation products of monoterpenes, which include myrtenal and perillaldehyde, which are two unsaturated aldehydes of close structures, with the verbenone and the fenchone, which are two ketones. The structures of many conformers (up to 3 molecules of water bound to molecules) have been optimized by quantum chemistry calculations at MP2 / 6-311++G(d,p) and B3LYP-D3BJ / def2- TZVP levels of theory. The hydrates cohesion is done thanks to hydrogen bonds and Van der Waals interactions. We were able to evidence of the existence of many of them by supersonic jet mircowave spectroscopy in the range of frequencies 2 - 20 GHz and determine their experimental structure. For the myrtenal, we recorded and analyzed the pure rotation spectra, as well as those of isotopologists in natural abundance (13C and 18O ). With the support of quantum chemistry calculations, we have determined its molecular structure in the gas phase. Regarding the hydrates of myrtenal, we analyzed the spectra of 2 mono-, 2 di- and a trihydrate, while for perillaldehyde 4 mono- and 2 dihydrates are characterized. With ketones, we analyzed the spectra of 2 mono-, 2 di- and 1 trihydrate of verbenone, while for the microhydration of fenchone, we characterized 2 mono-, 2 di- and 3 trihydrates. In order to confirm the structure of the complexes, we used water enriched with oxygen 18, which allowed us through the constants of rotation of the isotopomers to calculate the structure of the detected hydrates by determining the position of the oxygen atoms by calculating their substitution coordinates, as well an effective structure limited to the arrangement of water molecules around the substrate.
Notre étude a porté sur les propriétés physico-chimiques de molécules d’intérêt atmosphérique en phase gazeuse, en particulier le processus de microsolvatation, qui pourrait permettre de mieux comprendre ce qui conduit à la formation d’aérosols organiques secondaires. Nous avons étudié le mécanisme d’hydratation de plusieurs produits d’oxydation des monoterpènes, dont font partie le myrténal et le périllaldéhyde, qui sont deux aldéhydes insaturés de structures proches, avec la verbénone et la fenchone, qui sont deux cétones. Les structures de nombreux édifices (jusqu’à 3 molécules d’eau liées aux molécules) ont été optimisées par calculs de chimie quantique aux niveaux MP2 / 6- 311++G(d,p) et B3LYP-D3BJ / def2-TZVP. La cohésion des hydrates se fait grâce à des liaisons hydrogène et à des interactions de Van der Waals. Nous avons pu mettre en évidence l’existence de beaucoup d’entre eux par spectroscopie mircoonde en jet supersonique dans la gamme de fréquences 2 - 20 GHz et déterminer leur structure expérimentale. Pour le myrténal, nous avons enregistré et analysé le spectre de rotation pure, ainsi que ceux des isotopologues en abondance naturelle (13C et 18O). Avec l’appui des calculs de chimie quantique, nous avons déterminé sa structure moléculaire en phase gazeuse. Concernant les hydrates du myrténal, nous avons analysé le spectre de 2 mono-, 2 di- et un trihydrate, alors que pour le périllaldéhyde 4 mono- et 2 dihydrates sont caractérisés. Avec les cétones, nous avons analysé le spectre de 2 mono-, 2 di- et 1 trihydrate de la verbénone, alors que pour la microhydratation de la fenchone, nous avons caractérisé 2 mono-, 2 di- et 3 trihydrates. Afin de confirmer la structure des complexes, nous avons utilisé de l’eau enrichie en oxygène 18, ce qui nous a permis grâce aux constantes de rotation des isotopomères de calculer la structure des hydrates détectés en déterminant la position des atomes d’oxygène par le calcul de leurs coordonnées de substitution, ainsi qu’une structure effective limitée à l’arrangement des molécules d’eau autour du substrat.
Our study deal on the physicochemical properties of molecules of atmospheric interest in the gas phase, in particular the microsolvation process, which could be useful to better understand what leads to the formation of secondary organic aerosols. We studied the mechanism of hydration of several oxidation products of monoterpenes, which include myrtenal and perillaldehyde, which are two unsaturated aldehydes of close structures, with the verbenone and the fenchone, which are two ketones. The structures of many conformers (up to 3 molecules of water bound to molecules) have been optimized by quantum chemistry calculations at MP2 / 6-311++G(d,p) and B3LYP-D3BJ / def2- TZVP levels of theory. The hydrates cohesion is done thanks to hydrogen bonds and Van der Waals interactions. We were able to evidence of the existence of many of them by supersonic jet mircowave spectroscopy in the range of frequencies 2 - 20 GHz and determine their experimental structure. For the myrtenal, we recorded and analyzed the pure rotation spectra, as well as those of isotopologists in natural abundance (13C and 18O ). With the support of quantum chemistry calculations, we have determined its molecular structure in the gas phase. Regarding the hydrates of myrtenal, we analyzed the spectra of 2 mono-, 2 di- and a trihydrate, while for perillaldehyde 4 mono- and 2 dihydrates are characterized. With ketones, we analyzed the spectra of 2 mono-, 2 di- and 1 trihydrate of verbenone, while for the microhydration of fenchone, we characterized 2 mono-, 2 di- and 3 trihydrates. In order to confirm the structure of the complexes, we used water enriched with oxygen 18, which allowed us through the constants of rotation of the isotopomers to calculate the structure of the detected hydrates by determining the position of the oxygen atoms by calculating their substitution coordinates, as well an effective structure limited to the arrangement of water molecules around the substrate.
02-03-2020
02-03-2020
Thèse
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Étude de l'accrétion des premiers solides de notre système solaire par microscopie électronique avancée
Étude de l'accrétion des premiers solides de notre système solaire par microscopie électronique avancée


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Les chondrites primitives sont les témoins de l’accrétion des astéroïdes. Elles sont constituées de composants de haute température (principalement des chondres de taille ~ 50 µm-1 mm) et d’une matrice fine interstitielle, riche en éléments volatils, tels que l’eau et la matière organique. Les couronnes à grains fins se situent à l’interface entre les chondres et la matrice et sont porteuses d’informations essentielles sur l’accrétion et la formation des astéroïdes. Pourtant, les études réalisées jusqu’ici n’ont pas permis de révéler l’origine des différences entre couronnes et matrice. Ceci est lié d’une part à la faible taille de grain et à l’hétérogénéité de ces assemblages qui les rendent difficiles à analyser, et d’autre part aux processus corps parents (altération aqueuse, métamorphisme) qui les ont modifiés par la suite. Cette thèse a donc pour objectif de (1) développer une méthodologie analytique quantitative pour l’étude des assemblages hétérogènes submicrométriques basée sur la microscopie électronique et couplée à des procédures de traitement de données hyperspectrales ; (2) réaliser une étude comparative des couronnes à grains fins et de la matrice adjacente dans les météorites les plus primitives (faible altération/métamorphisme ; Paris, Semarkona, DOM 08006 et QUE 99177); (3) proposer un scénario de formation pour les couronnes des chondres et apporter des nouvelles contraintes sur les premières étapes de l’accrétion des solides dans le disque proto-planétaire. La comparaison multi-échelle matrice/couronnes et l’utilisation des abondances modales des phases, de leurs morphologies et de leurs compositions chimiques nous ont permis de contraindre la nature des précurseurs accrétés dans les chondrites et de remonter aux processus secondaires les ayant modifiés. Nous montrons que la poussière silicatée du disque se situant dans l’environnement proche de la région de formation des chondres a été thermiquement modifiée et compactée à la surface des chondres avant d’être incorporée avec le reste de la matrice pour former les premiers astéroïdes. Nous en concluons que cette étape est à l’origine des différences entre couronnes et matrice. Ces résultats pourraient permettre de faire le lien entre les observations pétrographiques et les modèles astrophysiques de l’accrétion des premiers astéroïdes.
Primitive chondrites are the witness of the accretion of the first asteroids. They are composed of coarse-grained high-temperature components (mainly chondrules with a typical size of ~50 µm-1 mm) and of fine interstitial matrix, rich in volatile elements such as water and organic matter. The fine-grained rims (FGRs) at the interface of these two components contain essential information on the accretion and the formation of the first asteroids. However, to date, the origin of the differences between FGRs and matrix has not been explained. This is due, on the one hand, to the small grain size (< 3µm) and the heterogeneity of these assemblages which make them difficult to analyze, and, on the other hand, to the parent bodies processes (aqueous alteration/metamorphism) which modified them and obscured their original specificities. This limits our understanding of their origin and formation environment. The objective of this thesis work is therefore to (1) develop a new quantitative methodology for the study of submicrometric heterogeneous assemblages based on coupled electron microscopies and hyperspectral data processing; (2) carry out a comparative study of FGRs and their adjacent matrix in the most primitive meteorites (weak alteration/metamorphism; Paris, Semarkona, DOM 08006 and QUE 99177); (3) propose a formation scenario for FGRs and evaluate it with respect to existing accretion scenarios. The multi-scale matrix/FGR comparison, using phase modal abundances, morphologies and chemical compositions allowed us to effectively constrain the nature of the precursors and the early stages of dust accretion on chondrules as well as to identify specific secondary processes that affected them. We show in the different chondrites that the silicate dust from the disk in the environment of the chondrule formation region was thermally modified and compacted onto the surfaces of chondrules before being incorporated with the rest of the matrix to form the first asteroids. We conclude that this early process caused primary differences between FGRs and matrix. Our results allow to discuss the petrographic observations with respect to the astrophysical model of dust accretion.
Les chondrites primitives sont les témoins de l’accrétion des astéroïdes. Elles sont constituées de composants de haute température (principalement des chondres de taille ~ 50 µm-1 mm) et d’une matrice fine interstitielle, riche en éléments volatils, tels que l’eau et la matière organique. Les couronnes à grains fins se situent à l’interface entre les chondres et la matrice et sont porteuses d’informations essentielles sur l’accrétion et la formation des astéroïdes. Pourtant, les études réalisées jusqu’ici n’ont pas permis de révéler l’origine des différences entre couronnes et matrice. Ceci est lié d’une part à la faible taille de grain et à l’hétérogénéité de ces assemblages qui les rendent difficiles à analyser, et d’autre part aux processus corps parents (altération aqueuse, métamorphisme) qui les ont modifiés par la suite. Cette thèse a donc pour objectif de (1) développer une méthodologie analytique quantitative pour l’étude des assemblages hétérogènes submicrométriques basée sur la microscopie électronique et couplée à des procédures de traitement de données hyperspectrales ; (2) réaliser une étude comparative des couronnes à grains fins et de la matrice adjacente dans les météorites les plus primitives (faible altération/métamorphisme ; Paris, Semarkona, DOM 08006 et QUE 99177); (3) proposer un scénario de formation pour les couronnes des chondres et apporter des nouvelles contraintes sur les premières étapes de l’accrétion des solides dans le disque proto-planétaire. La comparaison multi-échelle matrice/couronnes et l’utilisation des abondances modales des phases, de leurs morphologies et de leurs compositions chimiques nous ont permis de contraindre la nature des précurseurs accrétés dans les chondrites et de remonter aux processus secondaires les ayant modifiés. Nous montrons que la poussière silicatée du disque se situant dans l’environnement proche de la région de formation des chondres a été thermiquement modifiée et compactée à la surface des chondres avant d’être incorporée avec le reste de la matrice pour former les premiers astéroïdes. Nous en concluons que cette étape est à l’origine des différences entre couronnes et matrice. Ces résultats pourraient permettre de faire le lien entre les observations pétrographiques et les modèles astrophysiques de l’accrétion des premiers astéroïdes.
Primitive chondrites are the witness of the accretion of the first asteroids. They are composed of coarse-grained high-temperature components (mainly chondrules with a typical size of ~50 µm-1 mm) and of fine interstitial matrix, rich in volatile elements such as water and organic matter. The fine-grained rims (FGRs) at the interface of these two components contain essential information on the accretion and the formation of the first asteroids. However, to date, the origin of the differences between FGRs and matrix has not been explained. This is due, on the one hand, to the small grain size (< 3µm) and the heterogeneity of these assemblages which make them difficult to analyze, and, on the other hand, to the parent bodies processes (aqueous alteration/metamorphism) which modified them and obscured their original specificities. This limits our understanding of their origin and formation environment. The objective of this thesis work is therefore to (1) develop a new quantitative methodology for the study of submicrometric heterogeneous assemblages based on coupled electron microscopies and hyperspectral data processing; (2) carry out a comparative study of FGRs and their adjacent matrix in the most primitive meteorites (weak alteration/metamorphism; Paris, Semarkona, DOM 08006 and QUE 99177); (3) propose a formation scenario for FGRs and evaluate it with respect to existing accretion scenarios. The multi-scale matrix/FGR comparison, using phase modal abundances, morphologies and chemical compositions allowed us to effectively constrain the nature of the precursors and the early stages of dust accretion on chondrules as well as to identify specific secondary processes that affected them. We show in the different chondrites that the silicate dust from the disk in the environment of the chondrule formation region was thermally modified and compacted onto the surfaces of chondrules before being incorporated with the rest of the matrix to form the first asteroids. We conclude that this early process caused primary differences between FGRs and matrix. Our results allow to discuss the petrographic observations with respect to the astrophysical model of dust accretion.
02-03-2020
02-03-2020
Thèse
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Évaluation et développement des clusters. Comparaison de deux clusters : en France et au Québec dans le domaine du transport
Évaluation et développement des clusters. Comparaison de deux clusters : en France et au Québec dans le domaine du transport


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Dans un contexte de mondialisation et d’économie de la connaissance, des initiatives de clusters ont été largement mises en place partout dans le monde. En effet, la mise en place des clusters a suscité un intérêt particulier à les évaluer et à mesurer leurs performances et leurs impacts. La littérature montre que toutes les problématiques liées à l’évaluation des clusters sont posées de manière très générale, sans vraiment prendre en compte les différentes phases de développement des clusters au cours du temps lors de la définition des critères et des indicateurs d’évaluation. Or, la performance des clusters dans des phases de développement différentes n’est pas du tout la même. Ainsi, les critères et les indicateurs d’évaluation des clusters semblent varier en fonction de leur stade de développement et leur degré de maturité, une analyse de cycle de vie des clusters est nécessaire. Dans ce travail de recherche doctoral nous avons développé un modèle d’évaluation qui regroupe les différentes phases de développement du cluster. Et pour chaque phase de développement nous proposons des critères d’évaluation. Pour ce faire, nous avons choisi une méthodologie de nature qualitative par étude de cas. En effet, nous étudions deux cas de clusters dans le domaine du transport dans deux pays différents : le pôle de compétitivité "Mov’eo" en France et le créneau d’excellence "Transportail" au Québec, avec une comparaison à posteriori.
In a context of globalisation and knowledge economy, clusters initiatives have been established throughout the world. In fact, the implementation of clusters has drawn attention to the issues of how to assess and measure performances and impact of clusters. A review of the literature shows that all the issues related to clusters are discussed in a very general way, without taking into account of the different stages of cluster development, when defining their evaluation criteria and indicators. Yet, clusters performance differs across stages of its development. This concerns also evaluation criteria and evaluation indicators of clusters, which seem to differ across stages of cluster development and their degree of maturity. Thus, in the analysis a clusters life cycle needs to be taken into account. In this doctoral research we developed an evaluation model that covers the various stages of cluster development. And for each stage of cluster development, the model proposes evaluation criteria and indicators. The study applies the case study methods as our qualitative methodology. We study and compare two cases of clusters in the transport sector in two different countries: the pole of competitiveness "Mov’eo" in France and the cluster of excellence "Transportail" in Québec.
Dans un contexte de mondialisation et d’économie de la connaissance, des initiatives de clusters ont été largement mises en place partout dans le monde. En effet, la mise en place des clusters a suscité un intérêt particulier à les évaluer et à mesurer leurs performances et leurs impacts. La littérature montre que toutes les problématiques liées à l’évaluation des clusters sont posées de manière très générale, sans vraiment prendre en compte les différentes phases de développement des clusters au cours du temps lors de la définition des critères et des indicateurs d’évaluation. Or, la performance des clusters dans des phases de développement différentes n’est pas du tout la même. Ainsi, les critères et les indicateurs d’évaluation des clusters semblent varier en fonction de leur stade de développement et leur degré de maturité, une analyse de cycle de vie des clusters est nécessaire. Dans ce travail de recherche doctoral nous avons développé un modèle d’évaluation qui regroupe les différentes phases de développement du cluster. Et pour chaque phase de développement nous proposons des critères d’évaluation. Pour ce faire, nous avons choisi une méthodologie de nature qualitative par étude de cas. En effet, nous étudions deux cas de clusters dans le domaine du transport dans deux pays différents : le pôle de compétitivité "Mov’eo" en France et le créneau d’excellence "Transportail" au Québec, avec une comparaison à posteriori.
In a context of globalisation and knowledge economy, clusters initiatives have been established throughout the world. In fact, the implementation of clusters has drawn attention to the issues of how to assess and measure performances and impact of clusters. A review of the literature shows that all the issues related to clusters are discussed in a very general way, without taking into account of the different stages of cluster development, when defining their evaluation criteria and indicators. Yet, clusters performance differs across stages of its development. This concerns also evaluation criteria and evaluation indicators of clusters, which seem to differ across stages of cluster development and their degree of maturity. Thus, in the analysis a clusters life cycle needs to be taken into account. In this doctoral research we developed an evaluation model that covers the various stages of cluster development. And for each stage of cluster development, the model proposes evaluation criteria and indicators. The study applies the case study methods as our qualitative methodology. We study and compare two cases of clusters in the transport sector in two different countries: the pole of competitiveness "Mov’eo" in France and the cluster of excellence "Transportail" in Québec.
02-03-2020
02-03-2020
Thèse
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Impact of lignocellulosic biofuels on NOx formation in premixed laminar flames
Impact of lignocellulosic biofuels on NOx formation in premixed laminar flames


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Les objectifs de ce travail portent sur le rôle de l'oxydation de biocarburants lignocellulosiques dans la cinétique de formation des oxydes d'azote. Le choix s’est porté sur le furane (F) et le tétrahydrofurane (THF). Cette thèse a permis d’acquérir une base de données expérimentales détaillée afin de tester des mécanismes cinétiques d'oxydation de ces biocarburants disponibles dans la littérature ainsi que d’évaluer leur aptitude à prévoir la formation de CH initiateur du NO précoce. Six flammes laminaires prémélangées à basse pression (5.3 kPa) ont été étudiées à deux richesses (1,0 et 1,2). Trois combustibles ont été considérés: (i) le méthane pur utilisé comme référence, (ii) un mélange F (50%)/méthane (50%), et (iii) un mélange THF (50%)/méthane (50%) pour évaluer l'impact de ces biocarburants sur la formation de NO. Les profils de fraction molaire des espèces sont été déterminés par chromatographie en phase gaz couplée à des détecteurs FID/TCD/MS. Les profils de fraction molaire du NO et du radical CH ont été mesurés par Fluorescence Induite par Laser (LIF). Les résultats expérimentaux montrent que la différence de structure moléculaire de ces éthers cycliques induit des différences significatives dans la formation des espèces intermédiaires issues de leur oxydation. Ainsi, l'oxydation de F favorise la formation de CH et donc la production de NO par rapport aux flammes de méthane et de THF. Les profils expérimentaux ont été comparés aux profils simulés par deux modèles cinétiques, indiquant que ces mécanismes nécessitent d’être optimisés sur la formation de CH avant d’envisager l’introduction d’un sous-mécanisme relatif à la chimie de l’azote.
The objective of this work is to investigate the role of oxidation of lignocellulosic biofuels in the formation of nitrogen oxides (NOx) in flames. The biofuels chosen are furan (F) and tetrahydrofuran (THF). This thesis enabled to acquire a detailed experimental database in order to test the kinetic mechanisms available in literature of the oxidation of these biofuels as well as to evaluate their ability to predict the formation of CH, the key species on the prompt-NO mechanism. Six premixed low-pressure laminar flames (5.3 kPa) were studied under two equivalent ratio conditions (1,0 et 1,2). Three fuels are considered: (i) pure methane, which is used as a reference flame, (ii) a F (50%)/methane (50%) mixture, and (iii) THF (50%)/methane (50%) in order to evaluate the impact of these biofuels on NOx formation. The structure of these flames was characterized by establishing the mole fraction profiles of stable intermediates and products using gas chromatography coupled with FID/TCD/MS detectors. The mole fraction profiles of NO and CH radical were detected by Laser Induced Fluorescence (LIF). The experimental results show that the different molecular structures of these cyclic ethers leads to significant differences in the formation of intermediate species and pollutants. Thus, F oxidation promotes the CH formation and then the NO with respect to methane and THF. The experimental profiles were compared with the simulated profiles using two detailed kinetic models. The preliminary modeling study indicates that the studied mechanisms require some improvements on the prediction of CH formation before to consider the introduction of a sub-mechanism on nitrogen Chemistry.
Les objectifs de ce travail portent sur le rôle de l'oxydation de biocarburants lignocellulosiques dans la cinétique de formation des oxydes d'azote. Le choix s’est porté sur le furane (F) et le tétrahydrofurane (THF). Cette thèse a permis d’acquérir une base de données expérimentales détaillée afin de tester des mécanismes cinétiques d'oxydation de ces biocarburants disponibles dans la littérature ainsi que d’évaluer leur aptitude à prévoir la formation de CH initiateur du NO précoce. Six flammes laminaires prémélangées à basse pression (5.3 kPa) ont été étudiées à deux richesses (1,0 et 1,2). Trois combustibles ont été considérés: (i) le méthane pur utilisé comme référence, (ii) un mélange F (50%)/méthane (50%), et (iii) un mélange THF (50%)/méthane (50%) pour évaluer l'impact de ces biocarburants sur la formation de NO. Les profils de fraction molaire des espèces sont été déterminés par chromatographie en phase gaz couplée à des détecteurs FID/TCD/MS. Les profils de fraction molaire du NO et du radical CH ont été mesurés par Fluorescence Induite par Laser (LIF). Les résultats expérimentaux montrent que la différence de structure moléculaire de ces éthers cycliques induit des différences significatives dans la formation des espèces intermédiaires issues de leur oxydation. Ainsi, l'oxydation de F favorise la formation de CH et donc la production de NO par rapport aux flammes de méthane et de THF. Les profils expérimentaux ont été comparés aux profils simulés par deux modèles cinétiques, indiquant que ces mécanismes nécessitent d’être optimisés sur la formation de CH avant d’envisager l’introduction d’un sous-mécanisme relatif à la chimie de l’azote.
The objective of this work is to investigate the role of oxidation of lignocellulosic biofuels in the formation of nitrogen oxides (NOx) in flames. The biofuels chosen are furan (F) and tetrahydrofuran (THF). This thesis enabled to acquire a detailed experimental database in order to test the kinetic mechanisms available in literature of the oxidation of these biofuels as well as to evaluate their ability to predict the formation of CH, the key species on the prompt-NO mechanism. Six premixed low-pressure laminar flames (5.3 kPa) were studied under two equivalent ratio conditions (1,0 et 1,2). Three fuels are considered: (i) pure methane, which is used as a reference flame, (ii) a F (50%)/methane (50%) mixture, and (iii) THF (50%)/methane (50%) in order to evaluate the impact of these biofuels on NOx formation. The structure of these flames was characterized by establishing the mole fraction profiles of stable intermediates and products using gas chromatography coupled with FID/TCD/MS detectors. The mole fraction profiles of NO and CH radical were detected by Laser Induced Fluorescence (LIF). The experimental results show that the different molecular structures of these cyclic ethers leads to significant differences in the formation of intermediate species and pollutants. Thus, F oxidation promotes the CH formation and then the NO with respect to methane and THF. The experimental profiles were compared with the simulated profiles using two detailed kinetic models. The preliminary modeling study indicates that the studied mechanisms require some improvements on the prediction of CH formation before to consider the introduction of a sub-mechanism on nitrogen Chemistry.
02-03-2020
02-03-2020
Thèse
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Ingénierie de substrat par micro-usinage laser pour l’amélioration des performances de composants et fonctions RF intégrées en technologie SOI-CMOS
Ingénierie de substrat par micro-usinage laser pour l’amélioration des performances de composants et fonctions RF intégrées en technologie SOI-CMOS


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Dans l'industrie des semi-conducteurs, l'approche More-than-Moore constitue un facteur clé pour améliorer les performances du système, l'intégration et la diversification des applications. Dans le domaine des systèmes RF/hyperfréquences, il est essentiel de développer des fonctionnalités optimisées pour diverses exigences comme la linéarité, les pertes, la sensibilité, etc. Bien que la technologie silicium-sur-isolant (SOI) offre des solutions concurrentielles pour le marché des radiofréquences et des hyperfréquences, il a été démontré dans des études antérieures que l'ingénierie des substrats SOI permet d'améliorer encore les performances. Dans ce contexte, l'objet spécifique de ce travail de thèse a été d'étudier le traitement des substrats porteurs de tranches SOI (Silicium-sur-Isolant). L'objectif a consisté à enlever le substrat de silicium sous la zone active des fonctions RF pour obtenir des membranes SOI menant à des pertes RF réduites et une amélioration de la linéarité. Nous avons donc développé le procédé de micro-usinage et de gravure assistée par laser femtoseconde FLAME (Femtosecond Laser Assisted Micromachining and Etch) pour suspendre en membrane les fonctions RF intégrées sur un substrat SOI. Un taux d'ablation spécifique élevé de 8,5 x 106 µm3 s-1 a été obtenu pour produire des membranes dont la surface varie de quelques centaines de µm2 à plusieurs mm2. La caractérisation RF a été réalisée sur différentes fonctions RF suspendues : commutateurs, inductances et amplificateurs à faible bruit (LNA). Une comparaison avec des substrats SOI à haute résistivité montre des performances supérieures pour les fonctions RF intégrées en membranes. Pour le commutateur, les mesures de distorsion harmonique ont montré une amélioration de 23 dB et 6 dB des secondes et troisièmes harmoniques, respectivement. Des mesures en régime petit signal d'inductance sur membranes ont révélé un quasi-doublement du facteur de qualité Q jusqu'à 3,2 nH. L'élimination du substrat de l'inductance d'adaptation d'entrée des LNA entraine une réduction du facteur de bruit de ~0,1 dB. Ces résultats mettent en évidence le potentiel important que constitue l’ingénierie des substrats pour l'amélioration des performances RF des technologies CMOS. De plus, pour les besoins d'analyse en boucle courte, la méthode FLAME permet de quantifier très rapidement l'influence du substrat sur les pertes et la linéarité sans avoir recours à des techniques d’élimination complète. Un autre avantage distinctif de cette méthode est la possibilité de quantifier l'effet du substrat sur un circuit complet en suspendant un composant spécifique sans affecter les autres. Les méthodes de fabrication développées sont également applicables aux capteurs en technologie SOI, ce qui apporte une valeur ajoutée globale en ligne avec le paradigme More-than-Moore.
In semiconductor industry, the More-than-Moore approach is a key enabler for enhanced system performance, better integration and improved diversity of applications. Within the focus area of RF/microwave systems, it is essential to develop different functionalities which are optimized for various requirements like linearity, losses, sensitivity etc. While Silicon-on-Insulator (SOI) technology offers competitive solutions for RF/microwave market, it has been demonstrated in previous studies that SOI substrate engineering results in further performance gains. In this context, the specific goal of our work is the investigation of substrate processing of SOI RF functions using femtosecond laser ablation. The objective is to remove silicon handler substrate under the active area of the RF functions to obtain SOI membranes which have reduced RF losses and improved linearity. In this work, we have developed the Femtosecond Laser Assisted Micromachining and Etch (FLAME) process to suspend RF functions integrated on a SOI substrate. A high specific ablation rate of 8.5 x 106 µm3 s-1 has been achieved to produce membranes with a surface area ranging from few hundreds µm2 to several mm2. RF characterization has been performed on different suspended RF functions: switches, inductors and low noise amplifiers (LNA). A comparison with high-resistivity SOI substrates shows superior performance of RF functions integrated in suspended membranes. For the SP9T switch, harmonic distortion measurements showed an improvement of 23 dB and 6 dB of the second and third harmonic, respectively. Small signal measurements of inductors on membranes revealed a near doubling of the quality factor of inductors up to 3.2 nH. Substrate removal of input matching inductor on LNA resulted in reduction of noise figure by ~0.1 dB. These results highlight the great potential for use of substrate processing for improvement of RF performance in CMOS technology. In addition, for short loop analysis needs, the FLAME method allows to quantify the influence of the substrate on losses and linearity very quickly without the need for total substrate removal. Another distinctive advantage of this methodology is the ability to quantify the substrate effect on a full circuit by suspending a specific component while keeping other components unaffected. The developed fabrication methods are equally usable for sensor applications on SOI technology, which provides an overall added value in line with the More-than-Moore paradigm.
Dans l'industrie des semi-conducteurs, l'approche More-than-Moore constitue un facteur clé pour améliorer les performances du système, l'intégration et la diversification des applications. Dans le domaine des systèmes RF/hyperfréquences, il est essentiel de développer des fonctionnalités optimisées pour diverses exigences comme la linéarité, les pertes, la sensibilité, etc. Bien que la technologie silicium-sur-isolant (SOI) offre des solutions concurrentielles pour le marché des radiofréquences et des hyperfréquences, il a été démontré dans des études antérieures que l'ingénierie des substrats SOI permet d'améliorer encore les performances. Dans ce contexte, l'objet spécifique de ce travail de thèse a été d'étudier le traitement des substrats porteurs de tranches SOI (Silicium-sur-Isolant). L'objectif a consisté à enlever le substrat de silicium sous la zone active des fonctions RF pour obtenir des membranes SOI menant à des pertes RF réduites et une amélioration de la linéarité. Nous avons donc développé le procédé de micro-usinage et de gravure assistée par laser femtoseconde FLAME (Femtosecond Laser Assisted Micromachining and Etch) pour suspendre en membrane les fonctions RF intégrées sur un substrat SOI. Un taux d'ablation spécifique élevé de 8,5 x 106 µm3 s-1 a été obtenu pour produire des membranes dont la surface varie de quelques centaines de µm2 à plusieurs mm2. La caractérisation RF a été réalisée sur différentes fonctions RF suspendues : commutateurs, inductances et amplificateurs à faible bruit (LNA). Une comparaison avec des substrats SOI à haute résistivité montre des performances supérieures pour les fonctions RF intégrées en membranes. Pour le commutateur, les mesures de distorsion harmonique ont montré une amélioration de 23 dB et 6 dB des secondes et troisièmes harmoniques, respectivement. Des mesures en régime petit signal d'inductance sur membranes ont révélé un quasi-doublement du facteur de qualité Q jusqu'à 3,2 nH. L'élimination du substrat de l'inductance d'adaptation d'entrée des LNA entraine une réduction du facteur de bruit de ~0,1 dB. Ces résultats mettent en évidence le potentiel important que constitue l’ingénierie des substrats pour l'amélioration des performances RF des technologies CMOS. De plus, pour les besoins d'analyse en boucle courte, la méthode FLAME permet de quantifier très rapidement l'influence du substrat sur les pertes et la linéarité sans avoir recours à des techniques d’élimination complète. Un autre avantage distinctif de cette méthode est la possibilité de quantifier l'effet du substrat sur un circuit complet en suspendant un composant spécifique sans affecter les autres. Les méthodes de fabrication développées sont également applicables aux capteurs en technologie SOI, ce qui apporte une valeur ajoutée globale en ligne avec le paradigme More-than-Moore.
In semiconductor industry, the More-than-Moore approach is a key enabler for enhanced system performance, better integration and improved diversity of applications. Within the focus area of RF/microwave systems, it is essential to develop different functionalities which are optimized for various requirements like linearity, losses, sensitivity etc. While Silicon-on-Insulator (SOI) technology offers competitive solutions for RF/microwave market, it has been demonstrated in previous studies that SOI substrate engineering results in further performance gains. In this context, the specific goal of our work is the investigation of substrate processing of SOI RF functions using femtosecond laser ablation. The objective is to remove silicon handler substrate under the active area of the RF functions to obtain SOI membranes which have reduced RF losses and improved linearity. In this work, we have developed the Femtosecond Laser Assisted Micromachining and Etch (FLAME) process to suspend RF functions integrated on a SOI substrate. A high specific ablation rate of 8.5 x 106 µm3 s-1 has been achieved to produce membranes with a surface area ranging from few hundreds µm2 to several mm2. RF characterization has been performed on different suspended RF functions: switches, inductors and low noise amplifiers (LNA). A comparison with high-resistivity SOI substrates shows superior performance of RF functions integrated in suspended membranes. For the SP9T switch, harmonic distortion measurements showed an improvement of 23 dB and 6 dB of the second and third harmonic, respectively. Small signal measurements of inductors on membranes revealed a near doubling of the quality factor of inductors up to 3.2 nH. Substrate removal of input matching inductor on LNA resulted in reduction of noise figure by ~0.1 dB. These results highlight the great potential for use of substrate processing for improvement of RF performance in CMOS technology. In addition, for short loop analysis needs, the FLAME method allows to quantify the influence of the substrate on losses and linearity very quickly without the need for total substrate removal. Another distinctive advantage of this methodology is the ability to quantify the substrate effect on a full circuit by suspending a specific component while keeping other components unaffected. The developed fabrication methods are equally usable for sensor applications on SOI technology, which provides an overall added value in line with the More-than-Moore paradigm.
02-03-2020
02-03-2020
Thèse
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