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Caractérisation de précurseurs d’aérosols et leurs hydrates par spectroscopie microonde, infrarouge et calculs de chimie quantique

/ Bteich Sabath / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 15-12-2017
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La formation des aérosols dans l’atmosphère suit des processus complexes. La spectroscopie de rotation couplée à des calculs de chimie quantique permet de caractériser et de modéliser en laboratoire les propriétés physico-chimiques des précurseurs gazeux, à l’échelle moléculaire. L’objectif de ce travail est de comprendre le processus d’hydratation et de dimérisation. Dans ce contexte, nous avons d’abord étudié la molécule de méthyleglyoxal qui est un précurseur d’aérosols organiques secondaires. Les spectres de rotation centimétrique et millimétrique ont été enregistrés et analysés. Nous avons mis en évidence et modélisé à la précision expérimentale le mouvement de grande amplitude associé à la rotation interne du groupe méthyle, dans l’état fondamental. Ensuite nous avons enregistré le spectre de rotation de cette même molécule en présence d’eau avec un spectromètre à impulsions microondes couplé à un jet supersonique. Deux monohydrates du méthyleglyoxal ont été observés. Avec le support de calculs de structure (effectués ab initio et avec la méthode de la fonctionnelle de densité) nous avons déterminé la position des sites de microsolvatation (sur la fonction cétone) et l’énergie d’hydratation. Nous avons également observé et caractérisé des produits de dégradation (diol et tétrol). La dernière partie de la thèse a été consacrée à l’étude du dimère cyclique de l’acide formique. Cette molécule, abondante dans l’atmosphère, a été étudiée par spectroscopie infrarouge. Nous avons enregistré six bandes rovibrationnelles à haute résolution sur le dispositif Jet−AILES au synchrotron SOLEIL. La brillance du rayonnement a permis d’observer en particulier la bande fondamentale v24 dans l’infrarouge lointain. Le spectre a révélé la présence d’un mouvement de grande amplitude associé à l’échange de protons, ce qui rend l’analyse des spectres très complexe. Des résultats préliminaires et encourageants ont été obtenus.

Fabrication and characterization of III-V MOSFETs for high performance and low power applications

/ Pastorek Matej / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 14-12-2017
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La réduction de la taille des circuits CMOS vers des dimensions extrêmement petites est telle que son élément constitutif, le MOSFET à base de Silicium, commence à souffrir d’une faible efficacité de puissance. L’une des alternatives qui ne peut être écartée est le concept du transistor MOSFET à base de matériaux III-V. Ses propriétés de transport extraordinaires, apportées par les matériaux III-V, promettent de réduire la tension d’alimentation des circuits CMOS sans réduire leur performance. Cette transition technologique pourrait aboutir non seulement à des circuits CMOS plus petits, plus écologiques mais aussi à des circuits co-intégrés avec des technologies RF. C’est dans ce contexte que nous présentons, dans ce travail de thèse, la fabrication et la caractérisation des transistors MOSFET Ultra-Thin Body (UTB) à base d’InAs et du transistor FinFET à base d’InAs. La combinaison d’une longueur de grille extrêmement réduite, d’une faible résistance d’accès et d’une mobilité impressionnante dans le canal d’InAs a permis d’obtenir des courants importants (IMAX=2000mA/mm pour LG=25nm). Egalement, l‘utilisation des architectures du canal de type ultra mince et FinFET permet d’obtenir un bon contrôle électrostatique. De plus, une spécificité du procédé technologique présentée dans ce travail est les réalisations des contacts et du canal par une épitaxie par jets moléculaires (MBE) localisée.

Modeling of soot particles nucleation from combustion processes

/ Keita Mamady / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 14-12-2017
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Pour mieux contrôler l’émission des particules de suies et minimiser leurs impacts sur l’environnement et la santé publique, il est crucial de mieux comprendre leurs mécanismes de formation, en particulier dans les processus de combustion des hydrocarbures. La première étape de formation de ces matières carbonées est la formation de leurs précurseurs appelés HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques), suivie de l’étape de nucleation des suies. La première partie de ce travail de recherche est focalisée sur le développement d’un nouveau schéma cinétique détaillé, décrivant avec précision non seulement l’auto-inflammation et la combustion basse et haute températures des carburants liquides de transport et ceux du laboratoire, mais aussi la formation des HAP jusqu’au coronène car ces HAP sont suspectés d’être les principaux précurseurs de suies. Dans la deuxième partie de ce travail, un modèle sectionnel de suies est utilisé avec le présent schéma cinétique afin d’investiguer les mécanismes de formation des particules de suies en reproduisant les tendances des données expérimentales (fractions volumiques de suies, diamètres des particules). Ce modèle de suies décrit la nucleation, la condensation, la croissance en surface, la coagulation et l’oxydation des particules de suies. Le couple “schéma cinétique-modèle sectionnel de suies” a été validé sur les flammes prémélangées laminaires de methane, d’éthylène et de n-butane à différentes richesses. Les dimérisations homomoléculaire et hétéromoléculaire des HAP de taille modérée (du pyrène au coronène) ont été considérées pour la modélisation de la nucleation des particules de suies.

Propriétés qualitatives de quelques systèmes de la mécanique des fluides incompressibles

/ Ellawy Abdullatif / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 14-12-2017
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L’objet de cette thèse est l’étude des propriétés qualitatives des solutions de quelques équations de la mécanique de fluides incompressibles. Elle est divisée en trois chapitres. Le premier chapitre est consacré à la question d’existence locale est d’unité pour le système d’Euler 2D incompressible. On montre un théorème d’existence locale et d’unité dans un espace large de tourbillons initiaux. Ceci généralise la partie existence locale du travail de Bernicot Keraani [2] sur le sujet. Une lois de compositions dans ces espaces (avec les homéomorphisme préservant la mesure de Lebesgue) est donnée et utilisée pour la preuve du théorème principal de ce chapitre. Le deuxième chapitre est consacré à la décomposition en profils pour le système de Navier-Stokes fractionnaire en 3D dans la boule maximale d’existence globale. On montre un théorème de structures qui mettent en évidence le rôle du groupe des invariances de ce système et on l’utilise pour établir des propriétés qualitatives des solutions globales. Enfin, dans le dernier chapitre, on utilise une décomposition en profil plus générale pour établir des résultats sur le comportement asymptotiques des solutions du Navier-Stokes fractionnaire en 3D. On montre que la norme de Sobolev critique des solutions globales converge vers 0 et que celle des solutions singulières explose en s’approchant du temps d’explosion fini.

Développement de stratégies protéomiques pour la découverte de nouvelles protéines codées dans des séquences codantes non canoniques chez les eucaryotes

/ Delcourt Vivian / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Université de Sherbrooke (Québec, Canada) / 14-12-2017
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La vision traditionnelle de la synthèse protéique chez les eucaryotes comprend un ARN messager (ARNm) qui porte un seul cadre de lecture ouvert (ORF). Chaque gène codant eucaryote produit généralement une protéine canonique et éventuellement une ou plusieurs isoformes. Cependant, de nombreuses évidences expérimentales récentes démontrent que le protéome des eucaryotes a été sous-estimé, et que les cellules sont capables de synthétiser des protéines qui n’étaient jusqu’alors pas prédites. Ces nouvelles protéines « alternatives » (altProts) peuvent être issues de la traduction d’ORFs non annotés contenus sur des ARNms, ou des ARNs non codants. Ces découvertes ont été possibles grâce aux progrès techniques réalisés en biochimie analytique en protéomique par spectrométrie de masse. Dans le cadre de ces analyses, deux approches sont privilégiées. La première, ou bottom-up se base sur les produits peptidiques issus d’une digestion enzymatique des protéines quand la seconde ou top-down est basée sur la mesure des protéines entières. Les travaux réalisés dans cette thèse s’articulent autour du développement de stratégies pour la découverte et la caractérisation des altProts par approches protéomiques bottom-up et top-down. Ces aspects sont décrits dans plusieurs publications scientifiques qui seront présentées dans ce manuscrit. Elles comprennent une revue de bibliographie, deux publications relatives à l’application de l’approche top-down par micro-extractions de tissus de cerveau de rat et de biopsie tumorale ovarienne et une publication relative à la détermination de la stœchiométrie de deux protéines, l’une alternative et l’autre canonique toutes deux issues du même gène.

Dynamic hand gesture recognition : from traditional handcrafted to recent deep learning approaches

/ De Smedt Quentin / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 14-12-2017
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Les gestes de la main sont le moyen de communication non verbal le plus naturel et le plus intuitif lorsqu'il est question d'interaction avec un ordinateur. L'analyse des gestes de la main s'appuie sur l'estimation de la pose de la main et la reconnaissance de gestes. L'estimation de la pose de la main est considérée comme un défi difficile du fait de la petite taille d'une main, de sa plus grande complexité et de ses nombreuses occultations. Par ailleurs, le développement d'un système de reconnaissance des gestes est également difficile du fait des grandes dissimilarités entre les gestes dérivant de facteurs ad-hoc, culturels et/ou individuels inhérents aux acteurs. Nous proposons un système pour représenter les gestes de la main en utilisant des descripteurs de forme et de mouvement calculés sur des squelettes de main 3D. De plus, nous proposons une base de données de gestes de mains dynamiques contenant 14 types de gestes. Les résultats montrent une utilisation prometteuse des données de squelette pour reconnaître des gestes de main. Dans un second temps, nous étendons l'étude de l'analyse des gestes de main à une reconnaissance en ligne. En utilisant une approche d'apprentissage profond, nous employons une stratégie de transfert d'apprentissage afin d’entraîner des caractéristiques de pose et de forme de la main à partir d'images de profondeur d'une base de données crée à l'origine pour un problème d'estimation de la pose de la main. Nous modélisons ensuite les variations temporelles des poses de la main et de ses formes grâce à une méthode d'apprentissage profond récurrente. Enfin, les deux informations sont fusionnées pour détecter et reconnaître des gestes de main.

Paleoenvironmental conditions and diagenetic evolution of the mishrif formation (Nasiriyah oil field, Iraq)

/ Sahaab Abdalratha / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 13-12-2017
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Le but de cette étude est de comprendre les relations entre les roches carbonatées et les paléofluides qui les traversent. Les études paléogéographiques et les descriptions géologiques ainsi que les analyses géochimiques des roches réservoirs ont été réalisées sur la Formation de Mishrif dans le champ pétrolier de Nasiriya (sud-est de l’Iraq). Les données de 5 forages carrotés (NS-1 à NS-5), les rapports de prospections et les données de production du champ de Nassiriya, ont été utilisés. Les analyses des microfaciès montrent que la Formation de Mishrif contient une grande variété d’organismes tels que des formaminifères, des coraux, des rudites ainsi que des algues, microbialites, des pellets, des peloides, des grains aggrégé et des grains arrondis. Par conséquent, la formation de Mishrif serait représentative d’un environnement d’eau de subsurface de la zone évaporitique jusqu’à la zone de récif arrière. Le système de transport des fluides dans la Formation de Mishrif se fait au travers des réseaux de stylolite, des fractures ainsi que du réseau poral. Les inclusions des fluides aqueuses sont composées du système H2O-MgCl2. Les températures homogènes des inclusions des fluides aqueuses varient entre 150 et 175 °C. Les températures homogènes des inclusions des fluides pétrolières représentent les degrés élevés de 225 à 250 °C. Les processus de cimentation indiquent quatre phases d’évènements. La première phase a eu lieu avant la migration d’hydrocarbure. La seconde phase s’est produite pendant la migration de ces hydrocarbures. La troisième phase arrive après le processus de migration. Enfin, la quatrième phase est représentée par la distribution du bitume.

Identification of the impact mechanisms of the electromagnetic interferences on the Wi-Fi communications

/ Romero Grecia / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 13-12-2017
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Les communications sans fil sont essentielles pour les nouveaux systèmes des transports. Ainsi, ces communications sans fil doivent être capables d'opérer sans interruption quelque soit l'environnement électromagnétique (EM) dans lequel elles se trouvent. Pour cette raison, nous nous étudions comment certains environnements EM affectent les systèmes de communication. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux trains à grande vitesse. Dans ce secteur, on peut trouver des interférences EM intentionnelles (IEMI) et des interférences EM non intentionnelles (EMI). Nous avons considéré comme EMI les signaux interférences électromagnétiques transitoires produites par les pertes de contact entre la caténaire et le pantographe. Pour les IEMI, nous avons utilisé des signaux d'interférence générés par des brouilleurs. Nous avons étudié la vulnérabilité du réseau de communication IEEE 802.11n face à ces différents types d'interférences. Par la suite nous avons identifié le mécanisme d'accès au canal comme un point potentiellement vulnérable aux deux types d'interférences. En effet, une interférence de faible puissance peut faire croire que le canal est occupé, empêchant toute communication. Concernant les IEMI, nous avons remarqué que la période de balayage de la bande de fréquence du signal du brouillage est un paramètre important pour que celui-ci soit efficace. Pour les signaux EMI, nous avons identifié la période DIFS comme étant un autre paramètre vulnérable de la norme, car à partir d'un certain niveau de puissance d'interférence et dès que l'intervalle de répétition entre les transitoires est inférieur au DIFS, la communication est systématiquement interrompue.

Evaluation des performances et de l’innocuité de systèmes de traitement de l’air intérieur en conditions réelles

/ Harb Pamela / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 13-12-2017
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Les systèmes autonomes de traitement de l’air intérieur présentant une fonction photocatalytique ont conquis un marché important en France. La norme XP B 44 013, norme en vigueur pour tester les performances de ces systèmes, propose des conditions expérimentales éloignées des conditions réelles de mise en œuvre du point de vue (i) du volume de l’enceinte de test et (ii) de la diversité des COV modèles considérés. Ainsi, l’étude des performances des systèmes de traitement dans une pièce expérimentale de volume réaliste et face à différents mélanges de COV qui pourront être rencontrés en air intérieur s’avère crucial pour proposer une évaluation pertinente des performances de systèmes de traitement et déterminer leur influence réelle sur la qualité de l’air intérieur. L’objectif principal de cette thèse est d’évaluer les performances et l’innocuité de systèmes commerciaux de traitement d’air présentant une fonction photocatalytique dans des situations de fonctionnement types, proches des conditions réelles d’utilisation ; c'est-à-dire, prenant en compte de la diversité des espèces présentes dans l’air intérieur et des faibles concentrations de COV. Pour atteindre cet objectif une pièce expérimentale nommée IRINA est développée et validée. Les performances des systèmes de traitements sont évaluées dans IRINA (i) en utilisant cinq matrices spécifiques de différentes pollutions d’air intérieur, (ii) face à un évènement de pollution ponctuel due aux nettoyages et (iii) à une source d’émission continu de pollution liée à des matériaux bois. A partir des résultats obtenus dans ces travaux, des recommandations pour l’évolution des normalisations en photocatalyse sont formulées.

Fusion multi-capteurs tolérante aux fautes pour un niveau d'intégrité élevé du suivi de la personne

/ Daher Mohamad / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 13-12-2017
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Environ un tiers des personnes âgées vivant à domicile souffrent d'une chute chaque année. Les chutes les plus graves se produisent lorsque la personne est seule et incapable de se lever, ce qui entraîne un grand nombre de personnes âgées admis au service de gériatrique et un taux de mortalité malheureusement élevé. Le système PAL (Personally Assisted Living) apparaît comme une des solutions de ce problème. Ce système d’intelligence ambiante permet aux personnes âgées de vivre dans un environnement intelligent et pro-actif. Le travail de cette thèse s’inscrit dans le cadre de suivi des personnes âgées avec un maintien à domicile, la reconnaissance quotidienne des activités et le système automatique de détection des chutes à l'aide d'un ensemble de capteurs non intrusifs qui accorde l'intimité et le confort aux personnes âgées. En outre, une méthode de fusion tolérante aux fautes est proposée en utilisant un formalisme purement informationnel: filtre informationnel d’une part, et outils de la théorie de l’information d’autre part. Des résidus basés sur la divergence de Kullback-Leibler sont utilisés. Via un seuillage adéquat, ces résidus conduisent à la détection et à l’exclusion des défauts capteurs. Les algorithmes proposés ont été validés avec plusieurs scénarii différents contenant les différentes activités: marcher, s’asseoir, debout, se coucher et tomber. Les performances des méthodes développées ont montré une sensibilité supérieure à 94% pour la détection de chutes de personnes et plus de 92% pour la discrimination entre les différentes ADL (Activités de la vie quotidienne).

Cité Scientifique BP 30155 59653 VILLENEUVE D'ASCQ CEDEX Tél.:+33 (0)3 20 43 44 10