Dissertations / Theses: 'Biocapteur à ondes évanescentes'

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Claudon, Pierre. "Intérêt des biocapteurs a fibres optiques dans les immunodosage par fluorescence." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL006N.

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Abstract:

Dans le domaine des immunodosages par fluorescence, des approches récentes utilisent des fibres optiques a la fois comme support solide pour les molécules d'intérêt biologique et comme guide de lumière. Le phénomène des ondes évanescentes peut représenter un grand intérêt pour mettre en évidence les réactions Ag/Ac se développant à l'interface support/milieu. Toutefois, il est indispensable de maitriser la réalisation de ces fluoroimmunocapteurs. Les travaux développés ont eu pour objectif l'étude des paramètres conditionnant l'utilisation de ces immunocapteurs. La majeure partie de l'étude a été réalisée avec un système IgG/anti IgG comme modèle de réaction Ag/Ac. Un montage optique expérimental a été optimisé pour l'analyse de la fluorescence liée aux ondes évanescentes. Les limites des fibres plastiques conventionnelles ayant été mises en évidence pour l'étude du modèle, la suite de l'étude a été effectuée avec des fibres en silice. Après que la faisabilité d'un dosage par compétition ait été démontrée, les études ont porté sur les points suivants: recherche de la méthode permettant une immobilisation optimale des biomolécules sur les fibres, stabilité du couplage, spécificité et régénération des immunocapteurs en vue de leur réutilisation. Enfin des études préliminaires avec un autre modèle Ag/Ac ont permis de montrer l'intérêt de l'orientation des biomolécules par rapport au support solide

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Keirsse, Julie. "Spectroscopie infrarouge déportée : mise au point d'un biocapteur pour l'imagerie métabolique et la sécurité microbiologique." Phd thesis, Université Rennes 1, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006248.

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Abstract:

Un biocapteur à base de fibre optique en verre de chalcogénures, transparente dans un large domaine du moyen infrarouge (MIR), a été développé. Il permet l'enregistrement de spectres MIR par spectroscopie déportée. Le principe de la mesure est basé sur le concept de la spectroscopie par ondes évanescentes. Pour améliorer la sensibilité, les fibres utilisées sont effilées sur quelques centimètres et ont un profil en diamètre de 450-100-450 µm. La zone effilée sera mise en contact avec l'échantillon à analyser. Différents états métaboliques (physiologique ou pathologique) dans le foie et le sérum ont été analysés. Les coupes de foies et les sérums ont été mis directement en contact avec la partie senseur de la fibre, et des spectres MIR ont ainsi été collectés. L'objectif de ces études est d'identifier deux états métaboliques différents (sain et pathologique) d'un même échantillon. Des modifications spectrales peuvent être mises en évidence et reliées à une ou des altération(s) du métabolisme des lipides, glucides et/ou protides. Ces modifications peuvent être des différences d'intensité et/ou des décalages en nombre d'onde de bandes d'absorption. Tous les résultats sont corrélés avec les dosages sanguins et les colorations histologiques des échantillons analysés. Le développement d'un biofilm bactérien a été suivi in situ et en temps réel. Proteus mirabilis est un micro-organisme pathogène, opportuniste des voies urinaires, qui a développé un comportement multi-cellulaires complexe, corrélé dans l'espace et le temps, ce qui lui permet de coloniser de nouvelles surfaces. Durant le processus de différenciation, le changement de l'état végétatif à celui migrant (pathogène) est accompagné par des modifications des constituants membranaires. Les spectres MIR, enregistrés pendant le développement d'un biofilm à P. mirabilis, permettent de détecter en temps réel une contamination de surface, mais aussi les modifications biochimiques des constituants de la membrane bactérienne. Tous les spectres ont été traités par Analyse en Composantes Principales (ACP), d'une part pour une reconnaissance non-supervisée d'une pathologie, et d'autre part, déterminer la distribution spatiale des phénotypes de P. mirabilis au sein du biofilm

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Trévisan, Marie. "Biofonctionnalisation, caractérisation et mise en oeuvre de particules magnétiques sur biocapteurs : application au génotypage plaquettaire." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00713534.

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Abstract:

La manipulation de micro et nanoparticules magnétiques et leurs applications dans les domaines de la biologie, la biodétection et du diagnostic a continuellement gagné en intérêt ces dernières années. Ce travail de thèse explore l'utilisation des propriétés magnétiques des particules en suivant deux axes distincts.Dans un premier axe, nous avons utilisé des particules magnétiques dans une analyse par biocode barre pour la capture et la concentration de cibles biologiques. La détection a été effectuée à l'aide d'un nouveau biocapteur à onde évanescente. Le but était de pouvoir procéder à un génotypage plaquettaire sans utiliser la " Polymérase Chain Reaction " (PCR), en collaboration avec l'Etablissement Français du Sang Rhône-Alpes. Nous nous sommes servis du système biallélique HPA-1 comme preuve de concept, en utilisant des cibles de type oligonucléotide synthétique pour valider nos protocoles d'analyse. Nous avons réussi à détecter une concentration de 2 fmol/l de cibles non marquées. Notre test permet de discriminer les deux allèles du gène HPA-1, qui ne diffèrent que d'un nucléotide. Notre approche par biocode barre permet d'abaisser le seuil inférieur de détection de notre biocapteur d'un facteur 125 000. Nous avons pu détecter 6.105 copies de cible synthétique, sans passer par une amplification PCR. La prochaine étape consistera à adapter le test pour analyser des échantillons biologiques réels.Dans un deuxième axe, nous avons exploré l'assemblage de particules magnétiques sous champ magnétique, de manière à fabriquer des filaments permanents ancrés sur une surface et orientables. Les filaments ont pu être greffés sur des supports homogènes de verre, d'or et sur des supports mixte verre/or fonctionnalisés de manière orthogonale. Les filaments ont pu être localisés dans des zones précises du support, soit en employant des pointes concentrant le champ magnétique localement (spots de 500 µm), soit en jouant sur la fonctionnalisation sélective sur support mixte (carrés d'or de 1 mm de côté). Typiquement l'assemblage de particules de 200 nm de diamètre a permis d'obtenir des filaments de 5 µm de longueur pour 200 à 400 nm de largeur. Les conditions de formation des filaments restent toutefois à améliorer.Les filaments magnétiques permanents ont été employés pour deux applications. Tout d'abord nous avons employé les filaments magnétiques orientables pour valider un banc d'imagerie polarimétrique par résonance de plasmon de surface (P-SPRI) développé par le LCFIO (Palaiseau). Les premières mesures tendent à montrer que l'anisotropie des filaments peut être détectée par le banc de P-SPRI, il est toutefois nécessaire de poursuivre les travaux pour mieux valider ces résultats. Deuxièmement nous avons employé des filaments magnétiques biofonctionnalisés avec des oligonucléotides sondes, pour procéder à un génotypage plaquettaire. Dans des conditions de mesure non optimisées, l'hybridation d'oligonucléotides cibles fluorescents sur les filaments ancrés sur support permet de multiplier par trois le signal de fluorescence par rapport à une hybridation sur surface plane, grâce à une augmentation de la surface spécifique du support.

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Sebbag, Landry. "Les Lois de la réflexion-réfraction des ondes planes evanescentes et les ondes d'interface." Paris 7, 1987. http://www.theses.fr/1987PA077156.

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Abstract:

On recherche d'abord les solutions à quatre ondes composées de deux ondes planes évanescentes lamellaires incidente et réfléchie dans le fluide et de deux ondes planes évanescentes lamellaire et tourbillonnaire dans le solide. Cas particuliers des ondes d'interface

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Brouri, Rosa. "Interaction d'atomes neutres metastables avec des ondes optiques évanescentes : diffraction, interférence." Paris 13, 1998. http://www.theses.fr/1998PA132041.

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Abstract:

Les ondes optiques sont couramment utilisees en interferometrie atomique : les transferts d'impulsion du rayonnement aux atomes permettent de manipuler ces derniers de diverses manieres. Ce travail est consacre a l'etude de l'interaction d'atomes neutres metastables avec des champs optiques evanescents. Nous avons tout d'abord considere le cas d'une onde evanescente stationnaire exaltee a la surface d'un prisme. La technique d'exaltation utilisee ici est l'excitation d'un plasmon de surface dans la configuration de kretschmann. Nous avons ainsi montre que sous incidence rasante et en adoptant une geometrie adequate on pouvait reduire le decalage doppler. Le reseau de phase optique que constitue l'onde evanescente stationnaire permet alors de diffracter de facon efficace un jet supersonique d'atomes de neon metastables. Ce dispositif peut jouer le role d'une separatrice en interferometrie atomique. Le taux de diffraction que nous avons observe, comparable en fait au taux de reflexion, est de loin superieur aux previsions theoriques du modele de l'atome a deux niveaux. Une explication avait deja ete avancee pour une observation de meme type, montrant que la structure zeeman pouvait jouer un role crucial dans le mecanisme de la diffraction. Dans notre cas, cette explication se revele insuffisante, ce qui nous a conduit a examiner le detail de ces modeles pour proposer de nouvelles voies d'investigation. Parallelement a ce travail nous avons envisage l'utilisation du potentiel optique cree par l'onde evanescente entourant une fibre optique etiree. Une etude theorique de l'interaction d'un faisceau d'atomes supersoniques avec cette onde evanescente est presentee. Cette etude montre la possibilite de realiser un interferometre atomique a bras separes, dont l'analogue optique est le biprisme de fresnel. Nous decrivons la source laser asservie en frequence que nous avons realisee, avant de presenter nos resultats experimentaux preliminaires.

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Azzioui, Hassane. "Contribution à l'étude des propriétés optiques du dioptre séparant un milieu transparent isotrope et un cristal liquide torsadé, dans la bande de réflexion sélective." Lille 1, 1988. http://www.theses.fr/1988LIL10052.

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Abstract:

La masse entière d'un échantillon contribue à la réflexion sélective des mésophases biréfringentes hélicoïdales : dans le milieu, des vibrations circulaires incidente et réfléchie interférent, pour donner une oscillation stationnaire évanescente rectiligne. L'orientation de cette oscillation forme avec la direction des molécules un angle parfaitement défini qui varie de -Pi /2 à 0 quand la longueur d'onde incidente parcourt toute la bande de réflexion sélective.

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Aubert, Vivian. "Acousto-fluidique à ondes évanescentes, application à l'organisation de cultures de cellules adhérentes." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066367/document.

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Abstract:

Les ondes acoustiques permettent la manipulation, le tri ou le mélange de particules ou de fluides à l'échelle micrométrique voire nanométrique sans contact et sans marquage. Nous tirons parti de la force de radiation acoustique pour manipuler des cellules vivantes. La plupart des techniques d'émission repose sur l'utilisation d'ondes de surface supersoniques. Cette approche, qui a largement fait ses preuves, requiert des substrats à matériau piézoélectriques. Elle reste, dans les cas pratiques, limitée par une forte atténuation. Ici, nous exploitons le régime subsonique de propagation afin de générer un champ acoustique évanescent dit de "Scholte" qui concentre son énergie au voisinage du substrat où sont précisément situés les objets. Ces ondes présentent donc la caractéristique de ne pas rayonner dans le fluide et ne sont par conséquent pas atténuées. Leur excitation ne requiert aucun matériau particulier et peut-être réalisée à distance de la zone d'intérêt. Nous avons démontré l'existence de ces ondes et illustré leur potentiel au travers d'exemples clés pour la microfluidique. En particulier, l'utilisation d'un champ tournant a montré la possibilité de piéger et d'entraîner la rotation à l'échelle individuelle. Nous décrivons aussi une méthode de caractérisation du plasma sanguin par "centrifugation" acoustique. Ensuite, un réseau de pièges acoustiques réversible a été adapté afin d'étudier son effet sur des cellules adhérentes (fibroblastes) en conditions de culture. Un traitement statistique nous a permis d'étudier les modifications d'organisation de la culture en fonction du phénotype. Ce travail démontre l'intérêt de l'acoustique dans l'étude de la motilité et des effets mécanotransducteurs sur une population cellulaire It has been shown that the use of acoustic waves enables nanoparticles, microbubbles, drops or microbeads, living cells and fluids to be moved, sorted, or mixed in a contactless and label-free manner. Here, we take advantage of the acoustic radiation force to manipulate living cells. Most of the applications and their associated techniques rely on the use of the so-called SAW (Rayleigh Surface Acoustic waves). This technique is powerful but requires piezoelectric substrates and suffers from a high damping due to radiation losses in the supersonic regime. Here, we work instead in the subsonic regime of propagation which allows us to generate an evanescent field ("Scholte" waves) thanks to a thin substrate. This wave presents very interesting characteristics since acoustic energy is concentrated in the vicinity of the substrate where objects are located. Moreover, the propagation is lossless and doesn't require any substrate or particular medium. We then showed the potential of this new approach through key-applications in microfluidics. This device enables to establish patterns and to concentrate cells in a flow. We have also designed a rotating acoustic field and shown the possibility of trapping and spinning of individual cells. We also describe a blood plasma characterization method by acoustic "centrifugation" within a drop. In a second part, we have designed a network of switchable acoustic traps compatible with living cells in order to study its effect on a population of adherent cells in culture. It reveals a change of cells behaviour depending on the phenotype. This work opens the way to the use of acoustics in the study of mechanotransductive effects on cells population

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Bedu, Mélanie. "Développement de guides d'ondes planaires de TiO2 optiquement actifs pour biopuces à ondes évanescentes." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00462382.

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Abstract:

Les biopuces sont utilisées en biologie moléculaire et pour le diagnostic. La lecture est généralement réalisée en «end-point» mais le suivi en temps réel donne accès à des données complémentaires. Avec les biopuces à fluorescence, ces expériences sont limitées par 1fluorescence de la solution d'hybridation contenant les cibles marquées. Pour atténuer ce signal parasite, il est possible d'exciter sélectivement la surface avec une onde guidée dans le substrat. L'utilisation de guides d'ondes minces permet de diminuer le signal parasite d'un facteur 103 et d'augmenter l'éclairement d'un facteur 104 par effet de confinement. La principale difficulté concerne le couplage de l'onde guidée. Dans ce travail, nous proposons un système de couplage innovant, simple et efficace basé sur l'incorporation de fluorophores dans les guides. Tout d'abord, un procédé sol-gel de synthèse à basse température de guide d'ondes à haut indice avec de faibles pertes optiques a été développé. Un chélate d'europium est ensuite incorporé à la matrice pour le couplage. Les couches dopées ont de bonnes propriétés optiques et des taux d'absorption élevés. La fluorescence guidée des sources permet l'excitation de spots biologiques ce qui valide l'architecture proposée. L'éclairement est homogène avec une sensibilité équivalente à celle d'un système conventionnel. Enfin, la fonctionnalisation de la surface a été étudiée pour permettre l'accrochage de biomolécules en surface. Le système développé a permis la réalisation d'expériences biologiques complètes en présence d'une solution d'hybridation. Une diminution significative de la fluorescence parasite a été mesurée par rapport au système conventionnel.

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Le, Corvec Maëna. "Méthodologie et problématiques de construction du diagnostic médical par spectroscopie infrarouge en ondes évanescentes." Thesis, Lorient, 2016. http://www.theses.fr/2016LORIS420.

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Abstract:

Des fibres optiques en verres de chalcogénure transmettant dans le moyen infrarouge (MIR) ont été développées par le laboratoire Verres et Céramiques de l’université de Rennes 1. Des travaux ont ensuite montré les potentialités de ces fibres comme outil diagnostic pour la spectroscopie MIR appliquée aux biofluides. Le spectre moyen infrarouge d’un échantillon complexe est le reflet de sa composition moléculaire qui, lorsque celui-ci est un biofluide, peut être assimilé à une image métabolique instantanée d’un individu. Cette technique constitue donc un outil intéressant pour le diagnostic médical. La société Diafir fut crée à la suite du programme ANR émergence FIR-MED pour développer les potentialités de la spectroscopie par fibre optique. L’objectif de l’entreprise est de développer un système composé d’un spectromètre spécifiquement adapté au capteur à fibre optique et d’un algorithme associé pour une réponse diagnostique ne nécessitant pas de connaissance particulière en spectroscopie infrarouge. Dans le cadre de ces travaux de thèse associant l’IRDL et la société Diafir, des projets variés d’applications médicales de la technologie ont été abordés avec pour objectif de développer une méthodologie d’analyse des spectres MIR. Pour cela, il a été nécessaire dans un premier temps de caractériser le signal obtenu à partir des capteurs et d’optimiser et valider des protocoles de mesure applicables aux différents biofluides de manière à réduire au mieux les sources de variabilité d’ordre physique et environnemental. La construction d’un diagnostic médical à partir de spectres infrarouge qui sont des données en grande dimension implique de sélectionner un petit nombre de variables spectrales explicatives. Des méthodes de sélection de variables ont été sélectionnées afin d’éviter l’effet « boite noire » en établissant le lien avec les fonctions biochimiques impactées par les pathologies. Cette approche spectrale infrarouge a notamment permis de mettre en évidence, au cours du développement de pathologies, l’existence de transitions a priori non détectées par les dosages biochimiques classiques Chalcogenide glass optical fibres exhibiting unique properties of mid-infrared (MIR) transparency have been developed by the Laboratoire Verres et Céramiques of Rennes 1 University. Our studies investigate the potential of such fibres as a tool for MIR spectroscopy applied to biofluids based diagnostic. The MIR spectrum of complex samples features its molecular composition which, when a biofluid is considered, can be assimilate to an instant metabolic imaging of an individual. The Diafir Company was created following the ANR emergence FIR-MED program to develop the potential of optical fibre biomedical spectroscopy. The company's goal is to develop a system that is composed of the optical fibre sensor, a spectrometer specifically designed to these sensors and an associated algorithm for a diagnostic response without specific knowledge of infrared spectroscopy. As part of this thesis work, linking the IRDL and the Diafir Company, various projects of biomedical applications were driven with the aim of developing a MIR spectra analysis methodology. Accordingly, it was necessary initially to characterize the signal obtained from the sensors and to optimize and validate robust measurement protocols for each biofluid tested with the aim to reduce the physical and environmental sources of variability. The medical diagnosis construction from infrared spectra, that are high dimensional data, involves selecting from the whole spectral data set a small number of explanatory variables. Purposely, particular variables selection algorithms were selected to avoid the effect of "black box" by establishing the link with the biochemical functions affected by the disease. This infrared spectral approach allowed identifying previously unrevealed transitions in the time course of pathologies which were not detected from conventional biochemical markers

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Triger, Chrystelle. "Utilisation des photopolymères pour les nanotechnologies. Nanofabrication en champ proche optique." Mulhouse, 2001. http://www.theses.fr/2001MULH0658.

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Abstract:

L'accroissement de la quantité de données à stocker conduit à créer des systèmes de plus en plus performants. Les systèmes d'archivage optique constituent des techniques efficaces pour l'enregistrement et la restitution haute fidélité de ces données. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse portent sur la photofabrication à l'échelle nanométrique de polymères. Le but de ce travail est de réduire la profondeur et/ou les dimensions latérales de ce volume et de mieux comprendre le lien entre le champ lumineux incident et la réponse du matériau. Une technique de polymérisation par ondes évanescentes, développée au laboratoire, a permis de réduire la profondeur de pénétration de la lumière. L'épaisseur des polymères obtenus est comprise entre quelques manomètres et quelques centaines de manomètres. L'étude de la forme et des dimensions latérales des polymères a permis de mettre en évidence la réponse optique et celle liée au matériau. L'inhibition par l'oxygène perturbe la polymérisation. La compétition entre la consommation de 0, lors de la réplication d'une image et sa diffusion a prouvé les insuffisances des modèles simples. Des expériences de polymérisation sous pointe ont été réalisées pour cartographier le champ évanescent. En éclairant la pointe métallique d'un AFM, le champ local à l'extrémité de la pointe subit une forte augmentation. Ce phénomène d'exaltation apporte suffisamment d'énergie pour créer un polymère au voisinage de la pointe. L'effet de la polarisation a été observé, confirmant les prévisions théoriques. La résolution latérale atteinte (-I/9) dépasse les limites de l'optique propagative. Les résultats constituent la première matérialisation de l'exaltation du champ lumineux. Ce travail pluridisciplinaire nous a permis de mieux comprendre les phénomènes physico-chimiques lors de la structuration des films polymères. Il nous permet à présent d'envisager l'enregistrement de données en utilisant un masque à cristaux liquides.

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Schmitt, Katrin. "A new waveguide interferometer for the label free detection of biomolecules." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2006. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2006/SCHMITT_Katrin_2006.pdf.

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Abstract:

The rapid development in life science research requires continually new methods for the analysis of biomolecular interactions. Optical detection systems based on evanescent field sensing for biomolecular binding studies are marked by a fast increase of their applications in fields like diagnostics, health care, screening or assay development. For a successful implementation the optical biosensors need to be highly sensitive, selective and accurate while allowing a wide range of applications. In this thesis a highly sensitive label-free detection method based on the optical principle of a Young interferometer and a description of the design and realization of the system is presented including an experimental characterization and a validation of the biosensor system by application measurements. In chapter 2, the theoretical basis of the propagation of light in planar waveguides and a background of evanescent field sensors is provided as well as calculations concerning the optimization of waveguide sensitivity for the interferometric biosensor proposed in this thesis. One section is devoted to the theoretical basis of interferometry, especially the optical principle of the Young interferometer since the proposed design for the interferometric biosensor is based on the Young configuration. For signal evaluation, algorithms based on Fast Fourier Transform are described and the implementation in the biosensor system proposed along with system principles and relationships and signal filtering methods for noise reduction. Chapter 3 is devoted to theoretical considerations on the biochemistry for waveguide surface functionalization. The kinetic theory of biochemical interactions such as antibody-antigen binding events is described in detail with respect to the evaluation of the application measurements in chapter 5. Furthermore a biochemical background on the application measurement reagents is given. The design of the interferometric biosensor is presented in chapter 4, describing two different readout schemes: a flow-cell system implementing a two-channel flow cell as fluidic element, and a system setup designed for the readout of microtiterplate (MTP)-formatted wellplates. The system components and system designs of the interferometric biosensor and their performance are discussed in detail. From the analysis of system components several conclusions can be made, such as the choice of waveguide chip materials, the light source and the CCD detector. The characteristics of the chosen components influence the final design and setup, leading to an optimal set of parameters for the interferometric biosensor. Further a detailed system characterization by refractometric test measurements is provided including an evaluation of the experimental results compared to theoretical calculations and simulations. Initial refractometric test measurements on the flow-cell system with glycerin show an effective refractive index resolution of ≈ 6. 0 · 10-8, corresponding to a refractive index resolution of ≈ 7. 5 · 10-7 for TE mode and ≈ 2. 7 · 10-7 for TM mode, respectively, at a sampling rate of 1 Hz. It is also found that the CCD sensor is the limiting system component concerning phase noise, whereas the phase noise is approximately equal for all three light sources tested and therefore the light source can be excluded as limiting factor. Signal filtering methods such as average filters are described and analyzed concerning their suitability for phase noise reduction. The experimentally derived sensitivity constants of the interferometer system are in very good accordance with the theoretical values derived from waveguide theory in chapter 2. The flow-cell system shows a good long-term stability with a typical drift of < 1 · 10-6/h in neff. This chapter also presents the system design and describes the realized setup of the interferometric biosensor with an MTP-formatted 8-well frame as fluidic element and newly introduced system components that are different from the flow cell system are discussed. Suitable system components are chosen for an optimal set of design parameters for the interferometric biosensor. The proposed biosensor system is characterized by refractometric test measurements with ethanol solutions and the experimental results are evaluated and compared to theory and the results obtained with the flow cell system. The refractometric test measurements on the microplate system show an effective refractive index resolution of ≈ 1. 0 · 10-7, corresponding to a refractive index resolution of ≈ 1. 2 · 10-6 for TE mode and ≈ 4. 5 · 10-7 for TM mode, respectively, at a sampling rate of 1 Hz. We found that, apart from the CCD sensor being the limiting system component concerning phase noise, the resolution of the microplate system is finally limited by the repeatability of the recorded data values. The experimentally derived sensitivity constants of the microplate interferometer system are also in good accordance with the theoretical values derived from waveguide theory in chapter 2. The system shows a long-term stability with a typical drift of < 5 · 10-5/h in neff and a repeatability of < 2 · 10-7 in neff. Chapter 5 presents a validation of the interferometric biosensor by biological application measurements on both systems and their discussion. In this chapter a detailed description of the materials and methods used for application and test measurements, a characterization of the surface chemistry on the Ta2O5 waveguide chips and finally application measurements on different affinity systems is provided. Differently functionalized surfaces are characterized by contact angle measurements and compared to literature values. Experiments with fluorescently labeled streptavidin allow a detailed characterization of different surface modifications and a direct comparison to measurements with the interferometric biosensor with the aim to find a stable and robust surface functionalization for the immobilization of biotinylated reagents. The immunoassay protein G -IgG is tested on the flow-cell system as well as on the microplate system, yielding affinity rate constants that are in good agreement with values found in literature. Experimental data obtained with the two-channel flow-cell system allow an evaluation of the reaction kinetics, while the microplate system is suited for the parallel detection of several analyte concentrations. Furthermore the direct detection of IgG by immobilized protein A is shown and the affinity rate constants determined. Test measurements with biotinylated cytochrome c on a streptavidin-functionalized surface compared directly to the same assay performed on the commercial biosensor system BIACORE 1000 show the suitability of the developed surface chemistry for the Ta2O5 waveguide chips implemented in the interferometric biosensor. The interferometric biosensor has been successfully used for the detection of the affinity system -NPT IgG -E2-NPT developed at Novartis in Basel. We tested the assay on both the interferometric biosensor (flow-cell system) and the commercial BIACORE 2000 system provided by Novartis. A comparison of the surface chemistries used on both biosensor systems is presented, and a series of measurements to detect the analyte from different sample buffers. We found that the performance of the interferometric biosensor system proposed in this thesis is approximately equal to the BIACORE system with a detection limit for the analyte in the low picomolar range. Measurements in cell lysate as sample matrix show that with the interferometric biosensor the analyte can be detected even out of a complex sample matrix without significant unspecific binding. In chapter 6, conclusions concerning the development of the interferometric biosensor and the results from the experimental characterization and validation are presented. A comparison between the proposed interferometric biosensor and other label-free biosensors is given. The chapter concludes with an outlook concerning further improvements of the resolution and surface chemistry and further possibilities for developments to adapt the sensor design to high throughput applications.

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Candéla, Yves. "Microcavités de silice : Excitation par fibre des modes de galerie et fonctionnalisation par des nanocristaux de silicium." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00658670.

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Abstract:

Cette thèse exploite les modes de galerie de microcavités optiques, qui résultent d'un guidage par réflexion totale interne et possèdent des facteurs de qualité très élevés et de faibles volumes modaux. Ce mémoire rappelle dans un premier temps la description théorique des modes des microsphères et des microtores de silice. Leur fabrication est ensuite présentée, en soulignant les améliorations apportées au cours de la thèse, notamment la production de sphères de diamètre inférieur à 20 μm, et l'amélioration de la symétrie des tores à l'aide d'une polarisation circulaire. Nous présentons une étude détaillée de leur excitation par un coupleur fibré en insistant sur le phénomène d'interférence en ondes évanescentes qui se produit dans le gap. Ce phénomène est responsable des élargissements et déplacements des résonances dont je présente une étude poussée. Cette approche débouche sur une méthode très efficace de détermination de l'ordre radial. Par ailleurs, on observe des formes de résonance inattendues, qui résultent d'interférences entre deux modes du coupleur dans une configuration analogue à l'interféromètre de Mach-Zehnder. Nous abordons enfin la réalisation de microsources fondées sur l'émission de nanocristaux de silicium (NC Si) dans ces cavités. Les émetteurs ont des tailles contrôlées allant de 0,6 à 6 nm. Le chauffage au laser CO2 active la photoluminescence des NC Si autour de 750 nm, puis induit leur destruction partielle par coalescence. Le facteur de remplissage optique et les défauts de la matrice apparaissent comme les principaux obstacles à une amélioration significative des performances. Il a été possible de collecter l'émission de NC Si couplés à des microtores, en champs proche et lointain.

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Espanet, Anne. "Photopolymérisation par les ondes évanescentes : application à la stéréophotolithographie et au stockage optique de l'information." Mulhouse, 1998. http://www.theses.fr/1998MULH0530.

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Abstract:

Le considérable essor de la micro-informatique et du multimédia entraîne une augmentation du volume d'informations à stocker. Face à cette quantité croissante de données, les procédés optiques d'enregistrement associés à des matériaux tels que les photopolymères sont apparus comme des systèmes d'archivage performants. C'est dans ce contexte qu'un nouveau procédé a été développé : la Photopolymérisation par Ondes Evanescentes. L'illumination d'une résine photosensible par un faisceau se réfléchissant totalement à l'interface d'un prisme haut indice et du système photopolymérisable permet de dépasser la butée imposée par la loi de Beer-Lambert et de réaliser des films minces d'épaisseur submicronique. Une étude expérimentale des différents paramètres qui contrôlent l'épaisseur polymérisée a conduit au développement d'un modèle qui permet de corréler la fonction épaisseur aux différents paramètres optiques, photoniques et physicochimiques. Une étude détaillée nous a ensuite permis de déterminer les limites de validité de ce modèle. L'association de ce procédé à différents montages optiques a également permis de démontrer la flexibilité et les potentialités de cette technique en micro voire en nanolithographie. Enfin, ce procédé est également apparu fort bien adapté à la fabrication de réseaux diffractifs, de réseaux zonés ou à la réplication d'hologrammes calculés par ordinateur.

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Bonnet, Christophe. "Étude théorique et expérimentale des délais de Wigner aux interfaces : application des ondes évanescentes au laser tunnel." Rennes 1, 2005. http://www.theses.fr/2005REN1S056.

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Abstract:

Les lois de Snell-Descartes sont l'une des bases de l'optique. Mais ces lois sont-elles "instantanées" ? Newton avait déjà suspecté qu'à la réflexion totale, la lumière devait pénétrer légèrement dans le milieu de plus faible indice, ce qui est aujourd'hui décrit par les ondes évanescentes. L'existence de ces ondes peut se traduire sur le faisceau réfléchi par deux effets : un décalage spatial, isolé en 1947 par Goos et Hänchen, et un délai, introduit de façon générale par Wigner. Cette thèse a permis d'explorer le délai de Wigner à la réflexion sur les réseaux métalliques, où il avait pour la première fois pu être observé, mais aussi dans le cas "d'école" de la réflexion totale, permettant de répondre à la question posée par Newton : combien de temps met la lumière pour se réfléchir à la réflexion totale ? Ces ondes sont aussi à l'origine d'un autre phénomène surprenant : l'effet tunnel. Une application de cet effet est abordée à travers la réalisation d'un laser tunnel à fibres.

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Colombe, Yves. "Condensat de Bose-Einstein, champs évanescents et piégeage bidimensionnel." Paris 13, 2004. http://www.theses.fr/2004PA132027.

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Abstract:

Cette thèse expose différentes expériences et calculs théoriques liés à la compression d'un condensat de Bose-Einstein d'atomes de rubidium par des champs optiques et radiofréquence. Nous décrivons un piégeage du condensat par des potentiels dipolaires produits par des champs optiques évanescents. Les conditions d'un chargement adiabatique de ce piège bidimensionnel à partir d'un piège magnétique sont étudiées théoriquement. Nous avons testé l'action d'un seul champ optique désaccordé vers le bleu par des expériences de rebonds de condensats atomiques sur la partie évanescente d'un mode optique guidé. Nous présentons également l'étude du piégeage d'un nuage d'atomes ultra-froids habillés par un champ radiofréquence créant, par couplage Zeeman, un minimum de potentiel sur une surface entourant le centre du piège magnétique. Il en résulte un piège très anisotrope dont la fréquence d'oscillation transverse, accordable, peut être supérieure au potentiel chimique d'un condensat atomique.

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Belin, Chantal. "Application de la photopolymérisation résolue dans l'espace au stockage d'informations optiques : étude d'une nouvelle technique utilisant les ondes évanescentes." Mulhouse, 1994. http://www.theses.fr/1994MULH0454.

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Abstract:

L'essor du compact disc audionumérique est le symbole de l'emprise des technologies de traitement optique, par laser, des données numériques sur notre quotidien. Cette technique, en pleine extension en raison de la multiplication des applications potentielles, suscite un grand intérêt de recherche, tant fondamentale qu'appliquée et concerne autant les matériaux que les systèmes optiques. Les photopolymères, caractérisés par leur capacité à réticuler sous exposition lumineuse, font à juste titre partie des matériaux étudiés. Cependant, à l'heure actuelle, ils ont comme inconvénient la difficulté, en raison de leur grande réactivité, de pouvoir maîtriser le volume polymérisé. Une bonne résolution spatiale est, en effet, nécessaire pour permettre l'enregistrement d'une forte densité d'information. Après une étude théorique synthétique des phénomènes, tant optiques que chimiques, incriminés lors d'une polymérisation spatialement photoamorcée, trois voies de prospection ont pu être dégagées. Celle faisant appel aux ondes évanescentes lors d'une réflexion totale s'est avérée être la plus prometteuse. Elle a permis d'obtenir des couches minces d'épaisseur variable et contrôlée de polymère organique. Une loi simple reliant l'ensemble des paramètres étudiés a pu être dégagée. Cependant, et malgré l'approfondissement théorique relatif à ces phénomènes, les mécanismes précis mis en jeu restent encore incertains. Des applications de cette nouvelle technique de photopolymérisation sont proposées dans les domaines des microtechniques et des technologies des semi-conducteurs

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Harlepp, Sébastien. "Etude des structures secondaires de molécules uniques d'ARN post et en cours de transcription." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2003. http://www.theses.fr/2003STR13062.

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Abstract:

Dans les années 80, de nombreuses études sur certains ARN ont montré qu'ils possédaient des propriétés biologiques qui jusqu'alors n'étaient attribuées aux seules protéines. Dès lors de nombreux ARN de ce type ont été découvert et la corrélation entre la structure tertiaire et les propriétés biologiques est très forte. Dans ce travail nous avons développé de nouveaux outils permettant de définir les structures de ces ARN. La première technique est une dénaturation mécanique par les pinces optiques : la signature de cette dénaturation est directement lié aux structures en présence. La deuxième technique est de suivre le repliement et donc la structure des ARN en cours de transcription par microscopie en onde évanescente. Ces deux techniques ont été complétées par des simulations numériques In the 80th, people working on RNA discovered that some of them had some biological properties. This properties were at that time only attributed to proteins. Since that many other RNA with properties has been discovered, and the correlation between function and structure has been shown. In that work we built some new techniques to define the structures. The first tool built was based on mechanical denaturation. This denaturation were obtained by optical tweezers, the signature of such denaturation is directly related to structure. The second setup build was to follow the folding during transcription by using evanescent wave microscopy. This two techniques were completed by some numerical simulations

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Linossier, Isabelle. "Utilisation de la spectrométrie infrarouge des ondes évanescentes, pour l'étude in-situ de la zone interfaciale polymère-substrat." Lyon 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LYO10220.

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Abstract:

Les systemes polymere/substrat couvrent un large champ d'application. Dans de tels systemes, l'etude de la zone interfaciale (zone plus generalement denommee interphase) existant entre le support et le materiau organique presente un interet aussi bien d'un point de vue fondamental, pour la comprehension de phenomenes d'adhesion, que pratique afin de determiner la resistance des assemblages a diverses agressions (humidite, milieux corrosifs). Les techniques adaptees a l'etude in-situ de tels systemes sont tres rares. Parmi celles-ci, la spectrometrie infrarouge des ondes evanescentes (attenuated total reflection: atr) presente des potentialites interessantes et originales qui sont explorees et exploitees au cours de cette these. Ce travail a consiste a elaborer une cellule de mesure atr permettant d'etudier la diffusion de l'eau a travers un film mince de polymere. Les experiences conduites avec du polystyrene (ps), du poly(methacrylate de methyle) (pmma) et une resine epoxy ont permis de calculer un coefficient de diffusion et de discuter, pour chaque, cas la conformite a un comportement fickien ou non. L'effet de la masse moleculaire du polymere et des defauts presents dans le revetement sont clairement mis en evidence par cette technique. Une deuxieme geometrie de cellule a egalement ete developpee afin d'exposer directement a l'agression du diffusant la zone interfaciale polymere/substrat. La preponderance de la diffusion a l'interface a ete mise en evidence dans le cas du pmma qui presente une faible adhesion au support. Afin d'ameliorer cette adhesion, un traitement de surface du substrat par plasma d'ammoniac a ete effectue. Des analyses xps et ftir ont montre l'existence d'une interaction chimique du pmma avec le substrat traite, conduisant a une augmentation de l'adhesion et en consequence a une nette diminution de la diffusion de l'eau a l'interface. Enfin, le systeme developpe est applique a l'etude in-situ de la synthese d'un polymere conducteur (la polyaniline) par electrochimie. La technique atr montre ainsi tout son potentiel pour etudier la formation et la degradation d'interfaces polymere/substrat. La forte sensibilite de la technique, sa fiabilite et sa selectivite (analyse vibrationnelle) en font une methode de choix dans le domaine des sciences de l'adhesion

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Greco, Pierre. "Étude des capteurs par ondes évanescentes en optique intégrée : Application aux capteurs de gaz et aux capteurs immunologiques." Grenoble INPG, 1995. http://www.theses.fr/1995INPG0150.

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Abstract:

Un capteur par ondes evanescentes en optique integree a ete developpe grace a la technologie de l'echange d'ions sur verre. Il a ete utilise comme capteur de gaz en deposant a la surface du verre un materiau en couche mince dont l'indice varie avec la presence d'un gaz. En testant differents polymeres, nous avons montre comment ameliorer la selectivite du capteur a l'aide de la signature optique des gaz par l'usage d'un multicapteur. Le dispositif a aussi ete utilise comme capteur immunologique en greffant a la surface du verre une monocouche d'anticorps. Une etude theorique et experimentale de la sensibilite du capteur a ete menee. Nous avons montre que la sensibilite du capteur augmentait avec l'indice de surface. En faisant varier les parametres technologiques de l'echange sodium - potassium, c'est-a-dire le type de verre, la temperature d'echange et le temps d'echange, la sensibilite a gagne un facteur cinq entre le meilleur composant sur verre b 270 et le meilleur composant sur lames de microscope. Nous avons ensuite developpe l'echange sodium - thallium pour augmenter l'indice de surface des guides confines. L'utilisation de cet echange a necessite la mise au point d'une technique de masquage originale. La realisation d'un composant avec cet echange a montre une augmentation de la sensibilite d'un facteur quatre par rapport au meilleur dispositif realise avec l'echange sodium - potassium. Ainsi, un facteur vingt a ete gagne entre le premier composant realise sur le verre b 270 et le composant realise par l'echange sodium - thallium

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Petit, Stéphane. "Microscopie optique en champ proche pour le stockage de l'information à très haute densité : écriture et lecture dans des matériaux à changement de phase par sonde diffusante." Troyes, 2004. http://www.theses.fr/2004TROY0010.

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Abstract:

Ce travail présente un nouveau moyen d’enregistrement et de lecture de données dans un matériau à changement de phase. La technique utilisée pour l’écriture est basée sur le phénomène d’exaltation du champ électromagnétique à l’extrémité d’une sonde dans des conditions d’éclairage particulières, connu sous le nom d’effet de pointe optique. La lecture des motifs de tailles submicroniques ainsi réalisés est alors effectuée par microscopie optique en champ proche à sonde diffusante. Les différentes configurations des montages mis en œuvre pour la lecture et les résultats obtenus sont présentés et analysés de façon à retenir un mode optimal d’éclairage et de collection du signal. Afin de mieux appréhender le potentiel de la méthode proposée, l’intensité d’énergie électromagnétique absorbée par le matériaux à changement de phase en présence d’une pointe, obtenue par des simulations numériques utilisant la méthode des éléments finis, est présentée The present work introduces a new method to record and readout data in a phase change material. The technique used for recording is based on enhancement of the electromagnetic field in the vicinity of a tip end under appropriate illumination conditions, known as the optical tip effect. The readout of the submicron-size marks written in the phase change material is then achieved by scattering-type near-field optical microscopy. Several configurations set up for the readout process as well as the results obtained are reported and analyzed to determine the optimal direction for collection of the signal and illumination. In order to foresee the potential of the proposed method, the intensity of the electromagnetic energy absorbed by the phase change material in the presence of a tip, which was obtained with finite element method calculus, is presented

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Zaatar, Youssef. "Spectroscopie d'absorption par diode laser accordable et fibre-optique-capteur à ondes évanescentes en vue d'application à la détection de gaz." Metz, 2000. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2000/Zaatar.Youssef.SMZ0019.pdf.

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Abstract:

L'absorption du champ évanescent se produit lorsque le matériau qui forme la gaine d'un guide d'ondes absorbe la lumière à la longueur d'onde transmise. Cet effet connu serait à la base d'un nouveau type de capteur à fibre optique mettant en jeu l'absorption à ondes évanescentes. Pour sa réalisation, une partie de la gaine de la fibre est dénudée et remplacée par un milieu absorbant. La lumière est injectée à un bout de la fibre et détectée à l'autre bout de la fibre. La technique spectroscopique par diode laser peut être appliquée aux capteurs à fibre optique. Les lasers à diode constituent des sources accordables en fréquence. Pour obtenir cette fréquence d'émission, il faut agir sur les paramètres qui déterminent le gap d'énergie entre les niveaux de la transition. La fréquence d'émission des diodes laser peut être contrôlée sur une plage spectrale par variation de la température de fonctionnement, ou sur une région spectrale plus fine en variant le courant d'injection. Il existe une variété de méthodes spectroscopiques par diodes laser pour détecter de faibles concentrations de gaz. Nous utilisons la méthode de spectroscopie par modulation de fréquence. La fréquence d'émission du laser est donc soumise à deux variations, l'une correspond au balayage lent de la raie d'absorption par injection d'un courant en dent de scie de fréquence de l'ordre du Hz, l'autre étant une modulation sinusoïdale rapide par injection d'un courant sinusoïdal de fréquence de l'ordre du kHz. La forme du signal obtenu dépend de la forme de la raie d'absorption étudiée et de l'amplitude de modulation. La mesure à la sortie du détecteur se fait sur la fréquence de la modulation sinusoïdale. Le signal mesuré est relié à la variation de la puissance avec la longueur d'onde. Nous décrivons dans ce mémoire les différentes démarches de construction du dispositif spectroscopique par diode laser, puis son couplage à la fibre optique capteur. Des spectres d'absorption pour la vapeur d'eau ont permit de montrer les possibilités du système

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Delanoë-Ayari, Hélène. "Nucléation et croissance de contacts entre cellules biologiques." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006847.

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Abstract:

Nous avons étudié l'agrégation de protéines adhésives (les cadhérines) lors de la formation de contacts intercellulaires. Les cadhérines sont liées au cytosquelette d'actine par un complexe protéique. Nous avons déterminé des rôles respectifs pour la membrane et pour l'actine dans la formation des jonctions adhérentes: les lois de nucléation et croissance d'agrégats de cadhérines fluorescentes entre cellules ont été acquises et confrontées à des modèles faisant intervenir les propriétés de membrane et la polymérisation d'actine. On a pu ainsi montré le rôle structurant de l'actine qui impose la forme des contacts. Nous avons aussi mis au point un montage dans lequel une cellule adhère sur une surface recouverte de cadhérines. L'apparition de motifs cadhérines allongés a été observée par microscopie à ondes évanescentes. Nous avons montré, comme l'avaient prédit les physiciens, que ces agrégats se forment à la suite d'une augmentation de la tension membranaire.

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Ducourtieux, Sébastien. "Microscopie optique en champ proche sans ouverture : développement d'un instrument et application à l'étude de nanostructures." Paris 6, 2001. http://www.theses.fr/2001PA066292.

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Le, Coq David. "Nouvelle méthode d'élaboration de fibres optiques double indice en verre de chalcogénures : application à la spectroscopie infrarouge." Rennes 1, 2002. http://www.theses.fr/2002REN10030.

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Abstract:

Des fibres optiques double indice en verre TAS (Te/As/Se) ont été élaborées à partir d'une préforme réalisée par un nouveau procédé en tube scellé sous vide. Il permet d'obtenir des interfaces coeur/gaine de parfaite qualité et des rapports de diamètre pouvant varier de 0,25 à 0,75. Leurs pertes optiques sont actuellement de 1,7 dB/m entre 6,5 et 9,5 æm. Des solutions de polissage chimique, préparées à partir d'acide sulfurique concentré et d'un oxydant ont été étudiées. Le traitement chimique, réalisé sur des échantillons, permet d'améliorer leur état de surface, tout en conservant les propriétés de transmission infrarouge. Les vitesses de dissolution peuvent atteindre des vitesses de l'ordre de 50 æm/h. Les fibres monoindice en verre TAS sont utilisées en spectroscopie par onde évanescente dans la région 2 - 12 æm. Le polissage chimique permet d'effiler les fibres monoindice et l'accès au coeur des fibres double indice, pour les utiliser en tant que capteur chimique.

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Omar, Aouled Nima. "Développement d'un biocapteur associant dispositif à onde de Love et polymères à empreintes moléculaires : caractérisation sous gaz." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01064177.

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Abstract:

Ces travaux de recherches concernent l'association de la technologie des polymères à empreintes moléculaires aux dispositifs acoustiques à onde de Love afin de réaliser un biocapteur dans le cadre d'un projet ANR Tecsan. La première partie de ces travaux de thèse a dressé plus spécifiquement la mise au point d'un protocole de dépôt localisé de polymères imprimés (MIP) et non imprimés (NIP) en films minces compatibles avec la propagation de l'onde élastique. La seconde aprtie des travaux a visé une caractérisation des films et des capteurs ainsi réalisés, par microscopie à balayage et apr mesures de détection sous gaz. Des éléments relatifs aux propriétés mécaniques (porosité, surfaces spécifiques) des MIPs et NIPs, avant extraction de la molécule cible, puis après extraction et après recapture, ont permis de valider le principe du capteur, ouvrant la voie à l'application en milieu liquide.

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Fournel, Fabien. "Étude d'une plateforme à ondes acoustiques de Love pour la détection de phycotoxines dans le Bassin d'Arcachon." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14422/document.

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Abstract:

Ces travaux de thèse, financés par la Région Aquitaine et partie intégrante des projets ASCOBAR et OSQUAR (2007-2009 et 2009-2011), ont été effectués au sein du laboratoire IMS-Bordeaux (Université Bordeaux 1, CNRS, UMR 5218) et sont le fruit de la collaboration de trois laboratoires. Ils ont visé l'étude d'une plateforme à ondes acoustiques transverses horizontales guidées, ou ondes de Love, dédiée à la détection de phycotoxines responsables d'empoisonnement par consommation de chair de coquillage.Cette plateforme intègre une partie microfluidique destinée à assurer un contrôle du flux de l'échantillon d'analyse au voisinage de l'interface sensible, tout en réduisant les volumes utilisés. Des tests de détections ont été réalisés, en collaboration avec le Laboratoire d'Immunologie-Parasitologie de l’Université Bordeaux 2, en équipant le capteur d'un biorécepteur spécifique de type anticorps, commercial pour la détection d'acide okadaïque, ou, pour l'acide domoïque, fabriqué à partir d'un haptène formé avec un mimotope d'une famille de toxines du type amnésiante (ASP) synthétisé par l'Institut des Sciences Moléculaires (Université Bordeaux 1, CNRS UMR 5255).Grâce aux efforts synergiques de ce consortium et à l'élaboration de protocoles de détections spécifiques, les premiers résultats permettent de discriminer un échantillon empoisonné au seuil sanitaire, soit 0,2 ppm pour l'acide okadaïque, 20 ppm pour l'acide domoïque (200 ng d'acide domoïque dans seulement 10 mg de chair de coquillage) These works have been funded by "la Région Aquitaine" as part of the projects ASCOBAR (2007-2009) and OSQUAR (2009-2011). They have been done in the IMS-Bordeaux (Université Bordeaux 1, CNRS, UMR 5218) with the collaboration of two others laboratories.The main goal was to create a guided transverse horizontal acoustic wave (Love wave) platform for specific detection of phycotoxins, responsible of shellfish poisoning. The microfluidic chip integrated into this platform allows control of the sample flow above the sensitive surface while saving biological liquid consumption.Detection tests have been done with the collaboration of the "Laboratoire d'Immunologie-Parasitologie" (Université Bordeaux 2). The sensitive surface was made of antibodies, created from a hapten made with a mimotope synthesized by "l'Institut des Sciences Moléculaires" (Université Bordeaux 1, CNRS UMR 5255). This mimotope is a molecule part which is common to a family of amnesic phycotoxin (ASP).Thanks to the synergistic efforts of this consortium and development of specific detection protocols, results can discriminate poisonous samples at sanitary threshold, that is, containing 0.2 ppm of okadaic acid, 20 ppm of domoic acid (200 ng of domoic acid into only 10 mg of shellfish flesh)

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Fournel, Fabien. "Etude et développement de plateformes à ondes de Love dédiées à la détection de phycotoxines." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00985738.

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Abstract:

Ces travaux de thèse, financés par la Région Aquitaine et partie intégrante des projets ASCOBAR et OSQUAR (2007-2009 et 2009-2011), ont été effectués au sein du laboratoire IMS-Bordeaux (Université Bordeaux 1, CNRS, UMR 5218) et sont le fruit de la collaboration de trois laboratoires. Ils ont visé l'étude d'une plateforme à ondes acoustiques transverses horizontales guidées, ou ondes de Love, dédiée à la détection de phycotoxines responsables d'empoisonnement par consommation de chair de coquillage.Cette plateforme intègre une partie microfluidique destinée à assurer un contrôle du flux de l'échantillon d'analyse au voisinage de l'interface sensible, tout en réduisant les volumes utilisés. Des tests de détections ont été réalisés, en collaboration avec le Laboratoire d'Immunologie-Parasitologie de l'Université Bordeaux 2, en équipant le capteur d'un biorécepteur spécifique de type anticorps, commercial pour la détection d'acide okadaïque, ou, pour l'acide domoïque, fabriqué à partir d'un haptène formé avec un mimotope d'une famille de toxines du type amnésiante (ASP) synthétisé par l'Institut des Sciences Moléculaires (Université Bordeaux 1, CNRS UMR 5255).Grâce aux efforts synergiques de ce consortium et à l'élaboration de protocoles de détections spécifiques, les premiers résultats permettent de discriminer un échantillon empoisonné au seuil sanitaire, soit 0,2 ppm pour l'acide okadaïque, 20 ppm pour l'acide domoïque (200 ng d'acide domoïque dans seulement 10 mg de chair de coquillage).

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Ulliac, Gwenn. "Réalisation en optique intégrée de la fonction sommation de signaux microondes : étude et fabrication des structures photodétectrices spécifiques en filière InP." Lille 1, 2005. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/6155173a-2f72-4796-bd1e-60cd88401aa9.

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Abstract:

Ce travail de thèse, réalisé en collaboration avec Thales Systèmes Aéroportés, s'inscrit dans un projet visant à démontrer la faisabilité du pilotage d'antennes à balayage par voie optique. Il consiste à réaliser la fonction de sommation de signaux hyperfréquences provenant des éléments récepteurs/rayonnants par voie optique dans la bande de fréquence 0-20 GHz. En effet cette fonction, associée aux fonctions retard et pondération, est nécessaire à la formation de faisceaux à la réception. Dans une première partie, nous présentons les avantages apportés par l'emploi d'un sommateur optique à la place d'un combineur hyperfréquence classique. Nous avons ainsi démontré que la sommation optique permet d'améliorer le SNR du signal somme par rapport à son équivalent dans le domaine hyperfréquence. Dans une seconde partie, nous proposons une solution originale en optique intégrée. Elle consiste à réaliser un circuit optoélectronique constitué d'une photodiode PIN couplée par ondes évanescentes à N guides optiques. Nous avons ainsi modélisé les performances optiques et électriques de ces photodiodes afin qu'elles répondent aux différents critères du cahier des charges pour réaliser la fonction sommation. Les différentes géométries de sommateur à 2, 4 et 8 voies envisagées sont également détaillées. Dans une 3ème partie, nous abordons le procédé technologique complet de réalisation des sommateurs opto-hyperfréquences en détaillant en particulier les verrous technologiques rencontrés sur ces composants fortement non-planaires. Enfin dans une 4ème partie, nous présentons les caractérisations optiques et électriques des photodiodes évanescentes et celles des sommateurs opto-hyperfréquences. Les résultats de caractérisation ont montré la validité du concept de sommation à 5. 4GHz.

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Dejous, Corinne. "Contribution à l'étude de microcapteurs à ondes acoustiques visant la biodétection rapide sur site." Habilitation à diriger des recherches, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00401898.

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Abstract:

Mes actions de recherche portent sur l'étude des microcapteurs à ondes acoustiques et des systèmes les mettant en oeuvre. Ce mémoire décrit plus spécifiquement les actions que j'ai entreprises au laboratoire IMS en vue de l'application de cette technologie à la détection en milieu liquide, et plus précisément à la biodétection rapide sur site, nouveau volet de recherche dont j'assure l'animation scientifique depuis 2000. Les dispositifs à ondes acoustiques pourraient être dans certains cas à la base d'un système efficace de détection précoce, avec des avantages notamment en termes de sensibilité, de rapidité, de possibilité d'intégration (du capteur mais également de l'ensemble de la chaîne de détection, de l'échantillonnage à la délivrance d'une information explicite sous forme électronique) et d'adaptabilité à un grand nombre d'applications, liée au caractère générique d'une transduction fondée notamment sur un effet de masse. Un système multicapteur associant des détecteurs sensibles et présentant une bonne sélectivité permettrait de réaliser des dosages en présence d'une matrice complexe, donc d'un échantillon ayant subi une préparation moins longue. Le chapitre 1 présente une problématique du biocapteur, couvrant les principaux choix technologiques proposés commercialement ou dans la littérature pour la réalisation d'un tel élément : le biorécepteur, son immobilisation, et la technique de transduction. Il se terminera par un bilan et une présentation de l'orientation de nos travaux par rapport à ces différents éléments. Dans les chapitres 2 à 4 sont synthétisés nos travaux théoriques et expérimentaux contribuant à l'étude de microcapteurs à ondes acoustiques visant la biodétection rapide sur site. Le chapitre 2 expose notre cheminement sur l'étude des transducteurs, d'un dispositif classique à ondes de Rayleigh aux dispositifs à ondes de Love. Le chapitre 3 concerne la plate-forme de test et l'application en milieu liquide. Enfin le chapitre 4 décrit nos travaux relatifs à l'application de ces dispositifs pour réaliser un biodétecteur, à partir d'une réaction immunologique de type antigène-anticorps. Une dernière partie nous permet de conclure et de présenter notre programme de recherche dans ce domaine, programme intimement lié aux autres travaux de recherche sur les microcapteurs à ondes élastiques, mais aussi à microstructures mobiles, menés au sein de l'équipe et visant d'autres applications, comme la détection en milieu gazeux, ou la caractérisation de matériaux.

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Béland, Rémy. "Développement d'un biocapteur couplant la résonance des plasmons de surface et la microcalorimétrie pour le suivi des intéractions moléculaires à l'interface liquide/solide." Thèse, Université de Sherbrooke, 2014. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/153.

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Dans un avenir proche, les dispositifs de détection médicaux miniaturisés en temps réels (lab-on-chip) seront au centre de la révolution des méthodes de diagnostics médicaux et d’identification des processus biologiques et cela, autant au niveau clinique qu’au niveau de la recherche. Pour y arriver, il est important de développer des chimies de surface stables et spécifiques, ce qui demande une compréhension des interactions intermoléculaires à l’interface liquide/solide. Pour bien comprendre ces interactions, il est important de développer des instruments adaptés à la mesure près de l’interface liquide/solide des différentes caractéristiques à identifier. Ce projet de recherche présente la conception, la fabrication et les expériences tests d’un capteur multimodal pour l’identification de processus biologiques à l’interface basés sur des technologies de résonance des plasmons de surface (SPR) et de microcalorimétrie. Ces deux technologies mises ensemble vont permettre d’effectuer des mesures de la cinétique des interactions ainsi que des caractéristiques thermodynamiques. En premier lieu, les caractéristiques d’une interaction intermoléculaire à l’interface d’une réaction d’hybridation d’ADN furent définies afin d’en déduire un cahier des charges pour les transducteurs. Suite à cela, la conception des transducteurs microcalorimétriques et SPR furent réalisés en tenant compte des contraintes de chacun des transducteurs. Suite à la conception théorique des différentes parties du capteur, un procédé de fabrication compatible avec les méthodes de fabrication standard de la microélectronique fut défini et testé. Afin de s’assurer de la fonctionnalité des dispositifs ainsi fabriqués, des tests de fonctionnalisation de surface furent appliqués sur les échantillons afin de tester la compatibilité du procédé de fonctionnalisation avec les méthodes de fabrication et avec une chimie de surface type. Pour terminer, un système de mélange actif fut testé et caractérisé avec le dispositif de microcalorimétrie afin de s’assurer qu’il était possible de mélanger les fluides avec les produits biologiques pour s’assurer de la qualité de la réaction de surface. Le système développé pourra être utilisé pour effectuer la mesure d’hybridation d’ADN à l’interface. Le système intègre deux modalités permettant la caractérisation en temps réel des interactions intermoléculaires à l’interface liquide/solide. Ce type de système permet la mesure de la cinétique de différents modèles biologiques tels que les puces à sucre encore certains récepteurs cellulaires ou la mesure de conformation moléculaire à l’interface. Des mesures d’oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase sont montrées.

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Dubois, Jérôme. "Homogénéisation dynamique de milieux aléatoires en vue du dimensionnement de métamatériaux acoustiques." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14512/document.

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Abstract:

Les métamatériaux sont des milieux prometteurs pour l'imagerie acoustique. Grâce à ces milieux, il est possible de concevoir des lentilles à faces parallèles pouvant dépasser la limite conventionnelle de résolution d'une lentille et par conséquent améliorer les systèmes d'imagerie. Malgré l'intérêt grandissant des chercheurs pour les métamatériaux, le comportement des ondes acoustiques dans ces milieux n'est pas totalement connu. Nous proposons de développer la problématique de la propagation des ondes acoustiques dans un milieu de type métamatériau en détail dans ce manuscrit. Cette étude a permis d'extraire un critère discriminant un métamatériau d'un matériau classique et d'apporter un regard nouveau sur l'amplification des ondes évanescentes dans les métamatériaux.Nous explorons une piste peu empruntée en vue du dimensionnement de métamatériaux : les milieux aléatoires. Nous nous focalisons sur les milieux à deux dimensions dont les phases sont fluides. Dans cette optique, une phase de validation de techniques d'homogénéisation dynamique existantes est réalisée \textit{via} la comparaison des réponses acoustiques d'un écran de diffuseurs répartis aléatoirement obtenues par des simulations numériques FDTD avec celles prédites par des modèles analytiques. L'étude de ces modèles, utiles au dimensionnement de structures aléatoires présentant des réponses acoustiques ciblées, nous a amené à examiner avec attention leur comportement quasi-statique. Une technique d'homogénéisation permettant de prendre en compte explicitement les interactions entre diffuseurs est proposée dans ce contexte. Développée dans le cadre de la diffusion simple et multiple, elle relie les propriétés mécaniques effectives aux moyennes des champs acoustiques dans un volume représentatif.Finalement, l'analyse du comportement d'un milieu aléatoire \og réaliste \fg~possédant théoriquement des bandes fréquentielles à réfraction négative, grâce à des diffuseurs résonants à basses fréquences, a été menée. Différents régimes de fonctionnement atypiques sont identifiés à l'aide de simulations numériques. La confrontation des réponses de ce milieu avec celles d'un cristal phononique est ensuite présentée et révèle une étonnante similitude entre les deux arrangements Metamaterials are promising media for acoustic imaging. For example, such media give the possibility to build flat lenses exhibiting sub-diffraction-limit resolution, thereby improving imaging setup. Despite the growing interest of the researcher for metamaterials, acoustic wave propagation is still not widely known. This work addresses the topic of wave propagation in metamaterials. In this work, we have defined a criterion which differentiate metamaterial from classical material and provide a new insight in the amplification of evanescent waves.We explore how to design metamaterials with random media. We focus on two dimensional media with fluid components. A validation process of existing dynamic homogenization techniques is done via the comparison between the responses of a screen of scatterers obtained by numerical simulations from FDTD with those predict by the analytical models. The study of those models, useful for designing random media with atypical responses, lead us to consider their quasi-static limit. In this context, we propose a homogenization technique which includes explicitly the interactions between scatterers. It is developed for multiple and simple scattering and link the effective properties to the averages of the acoustic fields in a representative volume.Finally, the analysis of the acoustic responses of a realistic random medium having theoretical negative refraction frequency bandwidth, thanks to low frequency resonant scatterers is done. Different atypical responses are identified from the numerical simulations. The comparison between the responses of this medium and those of phononic crystals is presented and shows a surprising similarity of the two arrangements

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Cornillon, Amandine. "Test de génotypage plaquettaire in vitro à base de sandwich de microparticules biofonctionnalisées : Détection par capteur de fluorescence à ondes évanescentes, imagerie de fluorescence et cytométrie en flux." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2014. http://www.theses.fr/2014ECDL0052/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l’élaboration d’un outil de capture d’ADN permettant d’identifier une mutation génétique (SNP) grâce à la formation de sandwichs avec des particules de carboxylatex biofonctionnalisées avec des oligonucléotides couplée à une détection de la fluorescence. Le modèle biologique choisi pour ce projet est le génotypage plaquettaire et plus particulièrement la recherche du gène biallélique HPA-1. Le principal objectif de ce travail a été d’optimiser un outil de capture préalablement développé dans l’équipe (Trévisan, 2011) afin de réduire le nombre d’étapes et de simplifier la mise en oeuvre globale du test en modifiant les interactions moléculaires utilisée pour capturer l’ADN cible et en utilisant des particules fluorescentes comme élément de détection. En présence d’ADN cible, des sandwichs sont formés entre les particules fluorescentes et les particules magnétiques biofonctionnalisées. Ces sandwichs sont purifiés par séparation magnétique et la fluorescence est détectée par trois méthodes : la cytométrie en flux, l’imagerie de fluorescence et l’Evareader (détection par ondes évanescentes). Dans un premier temps, les paramètres de fonctionnalisation chimique et biologique des différentes particules (magnétiques et fluorescentes) ont été déterminés et optimisés ainsi que les conditions d’hybridation pour la capture de l’ADN cible. Ensuite, la formation des sandwichs et leur détection ont été suivies par des mesures de fluorescence en utilisant trois méthodes différentes : la cytométrie en flux, l’imagerie de fluorescence et l’Evareader (capteur à ondes évanescentes). Les résultats obtenus avec les différentes méthodes de détection sont concordants et montrent que l’outil de capture d’ADN développé permet de capturer la cible synthétique (oligonucléotide) HPA-1 en réduisant le temps d’analyse de 45 min. Dans nos conditions, le test permet de discriminer l’allèle a de l’allèle b du gène HPA-1 qui ne diffère que d’un nucléotide. Le rapport des signaux de fluorescence issus du sandwich spécifique et du sandwich non spécifique est d’environ 2,5 à 3. Ce rapport devra être amélioré par la suite, en optimisant les conditions de formation des sandwichs. La prochaine étape consistera à optimiser le système de capture d’ADN développé pour gagner en spécificité et déterminer la limite de détection du test. Ce test devra également être validé avec des échantillons biologiques. A plus long terme, la fluorescence pourra être détectée par un photodétecteur miniaturisé actuellement développé à l’Université de Sherbrooke. Des études préliminaires présentées dans ce manuscrit montrent les potentialités de ce nouveau transducteur This thesis is about the development of a new assay to capture DNA. This assay is based on the formation of sandwiches between biofunctionnalized with oligonucleotides carboxylatex microparticles combined with fluorescence detection. It should be able to discriminate single nucleotide polymorphism (SNP). This assay is designed to be applied to platelet genotyping for the research of the gene HPA-1. The main goal of this work was to improve an assay previously developed (Trévisan, 2011) by INL and EFS Rhône-Alpes. The objectives are to reduce the number of steps and to simplify the test. To do so, the molecular interactions used in order to capture target DNA are modified and fluorescent microparticles are used for the detection. In the presence of target DNA, sandwiches are formed between both biofunctionnalized fluorescent and magnetic particles. Those sandwiches are purified through magnetic separation. Then, fluorescence is detected by three methods: flow cytometry, fluorescence imaging and Evareader (detection with an evanescent wave). First, chemical and biological parameters for the functionalization of the different particles (magnetic and fluorescent) are determined. The conditions for the capture of target DNA were optimized. Then, the formation and the detection of the sandwiches were estimated by measuring the fluorescence using three different methods: flow cytometry, fluorescence imaging and Evareader. The results obtained with the three methods are consistent. They show that the new system enables to capture synthetic target (oligonucleotide) HPA-1 with a reduction of total time analysis of 45 min. In our conditions, SNP can be discriminated for HPA-1 gene. For this discrimination, the fluorescence signal ratio about 2.5 to 3. This ratio should be improved by optimizing the conditions of sandwiches formation. Next step will consist in the optimization of the system developed to capture DNA in order to gain specificity and to determine the limit of detection. This test should also be validated with biological samples. In the long term, fluorescence could be detected by a miniaturized photodetector developed in the University of Sherbrook. Preliminary studies presented in this manuscript show the potentialities of this new transducer

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Cornillon, Amandine. "Test de génotypage plaquettaire in vitro à base de sandwichs de microparticules biofonctionnalisées : détection par capteur de fluorescence à ondes évanescentes, imagerie de fluorescence et cytométrie en flux." Thèse, Université de Sherbrooke, 2014. http://hdl.handle.net/11143/6024.

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Abstract:

Résumé : Cette thèse porte sur l’élaboration d’un outil de capture d’ADN permettant d’identifier une mutation génétique (SNP) grâce à la formation de sandwichs avec des particules de carboxylatex biofonctionnalisées avec des oligonucléotides couplée à une détection de la fluorescence. Le modèle biologique choisi pour ce projet est le génotypage plaquettaire et plus particulièrement la recherche du gène biallélique HPA-1. Le principal objectif de ce travail a été d’optimiser un outil de capture préalablement développé dans l’équipe (Trévisan, 2011) afin de réduire le nombre d’étapes et de simplifier la mise en œuvre globale du test en modifiant les interactions moléculaires utilisée pour capturer l’ADN cible et en utilisant des particules fluorescentes comme élément de détection. En présence d’ADN cible, des sandwichs sont formés entre les particules fluorescentes et les particules magnétiques biofonctionnalisées. Ces sandwichs sont purifiés par séparation magnétique et la fluorescence est détectée par trois méthodes : la cytométrie en flux, l’imagerie de fluorescence et l’Evareader (détection par ondes évanescentes). Dans un premier temps, les paramètres de fonctionnalisation chimique et biologique des différentes particules (magnétiques et fluorescentes) ont été déterminés et optimisés ainsi que les conditions d’hybridation pour la capture de l’ADN cible. Ensuite, la formation des sandwichs et leur détection ont été suivies par des mesures de fluorescence en utilisant trois méthodes différentes : la cytométrie en flux, l’imagerie de fluorescence et l’Evareader (capteur à ondes évanescentes). Les résultats obtenus avec les différentes méthodes de détection sont concordants et montrent que l’outil de capture d’ADN développé permet de capturer la cible synthétique (oligonucléotide) HPA-1 en réduisant le temps d’analyse de 45 min. Dans nos conditions, le test permet de discriminer l’allèle a de l’allèle b du gène HPA-1 qui ne diffère que d’un nucléotide. Le rapport des signaux de fluorescence issus du sandwich spécifique et du sandwich non spécifique est d’environ 2,5 à 3. Ce rapport devra être amélioré par la suite, en optimisant les conditions de formation des sandwichs. La prochaine étape consistera à optimiser le système de capture d’ADN développé pour gagner en spécificité et déterminer la limite de détection du test. Ce test devra également être validé avec des échantillons biologiques. A plus long terme, la fluorescence pourra être détectée par un photodétecteur miniaturisé actuellement développé à l’Université de Sherbrooke. Des études préliminaires présentées dans ce manuscrit montrent les potentialités de ce nouveau transducteur. // Abstract : This thesis is about the development of a new assay to capture DNA. This assay is based on the formation of sandwiches between biofunctionnalized with oligonucleotides carboxylatex microparticles combined with fluorescence detection. It should be able to discriminate single nucleotide polymorphism (SNP). This assay is designed to be applied to platelet genotyping for the research of the gene HPA-1. The main goal of this work was to improve an assay previously developed (Trévisan, 2011) by INL and EFS Rhône-Alpes. The objectives are to reduce the number of steps and to simplify the test. To do so, the molecular interactions used in order to capture target DNA are modified and fluorescent microparticles are used for the detection. In the presence of target DNA, sandwiches are formed between both biofunctionnalized fluorescent and magnetic particles. Those sandwiches are purified through magnetic separation. Then, fluorescence is detected by three methods: flow cytometry, fluorescence imaging and Evareader (detection with an evanescent wave). First, chemical and biological parameters for the functionalization of the different particles (magnetic and fluorescent) are determined. The conditions for the capture of target DNA were optimized. Then, the formation and the detection of the sandwiches were estimated by measuring the fluorescence using three different methods: flow cytometry, fluorescence imaging and Evareader. The results obtained with the three methods are consistent. They show that the new system enables to capture synthetic target (oligonucleotide) HPA-1 with a reduction of total time analysis of 45 min. In our conditions, SNP can be discriminated for HPA-1 gene. For this discrimination, the fluorescence signal ratio about 2.5 to 3. This ratio should be improved by optimizing the conditions of sandwiches formation. Next step will consist in the optimization of the system developed to capture DNA in order to gain specificity and to determine the limit of detection. This test should also be validated with biological samples. In the long term, fluorescence could be detected by a miniaturized photodetector developed in the University of Sherbrook. Preliminary studies presented in this manuscript show the potentialities of this new transducer.

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Wei, Li. "Localisation optique : modes d'Anderson localisés et modes évanescents d'interface." Caen, 2010. http://www.theses.fr/2010CAEN2046.

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Abstract:

L'objectif premier de ce travail est consacré à l'étude théorique de la localisation optique. Les modes localisés d'Anderson des ondes optiques et les modes évanescents d'interface sont principalement étudiés. La méthode « Finite-Difference-Time-Domain » (FDTD) et celle de la fonction de Green sont utilisées pour les expériences numériques. Les propriétés dynamiques des états optiques "necklace" du régime de localisation d'Anderson dans des milieux aléatoires ont été analysées, et une image dynamique physique a été construite de manière à comprendre un incident d'impulsion dans le milieu aléatoire lorsque la localisation d'Anderson intervient. A l'interface des différents matériaux, les effets des modes optiques évanescents sur les propriétés spatiales et temporelles, comme le gain de cohérence temporelle, la super-résolution spatiale, etc, de l'image d’une lame mince d’un matériau de type « main-gauche » (LHM) ont été discutés en détail. De plus, la réfraction négative des matériaux « SNM » (single-negative-refractive-index material), pour lesquels seuls les modes évanescents existent, a été traitée. La condition de l'existence de réfraction négative dans les matériaux « SNM » a été précisée. Bien que cette conclusion soit obtenue pour des matériaux « SNM », les résultats sont suffisamment généraux pour être considérés comme corrects pour tous les milieux dispersifs linéaires. L'indice effectif de réfraction de phase d’une lame « non-LHM » mais présentant une réfraction négative a été également abordé. Ce travail devrait nous aider à mieux comprendre la localisation optique, et nous donner une nouvelle voie pour concevoir de nouveaux dispositifs optiques The primary objective of this work is devoted to the theoretical investigation of optical localization. Anderson localized modes of optical wave and optical interface evanescent modes are mainly investigated. Throughout the dissertation, the Finite-Difference-Time-Domain (FDTD) method and the Green's function method are used for the numerical experiments. In this work, the dynamical properties of the optical necklace states of Anderson localization regime in random media system have been investigated, and a dynamical physical picture have been constructed to understand a pulse incident into the random media system when Anderson localization occurs. For the optical interface evanescent modes which is localized at the interface of different materials, their effect on the temporal and spatial properties of the image of left-hand-material (LHM) slab, such as temporal coherence gain, spatial super-resolution, etc. , have been detailed discussed. In addition, the negative refraction in the SNM (single-negative-refractive-index material), in which only evanescent modes can exist, have been investigated. And the condition of the existence of negative refraction in the SNM has been demonstrated. Although this conclusion is focused on the presentation of SNM, the results are general enough and are expected to be correct for any linear dispersive media. Besides these, the effective phase refractive index for the non-LHM negative refractive slab has been also investigated. This study work could help us to understand further of the optical localization, and give us a new way to design new optical devices

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Baida, Fadi Issam. "Microscopie hybride : association d'un microscope optique en champ proche et d'un microscope à forces atomiques : principe et réalisation." Besançon, 1995. http://www.theses.fr/1995BESA2017.

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Abstract:

Ce travail de recherche se situe dans la dynamique des microscopies dites en "champ proche" ou à sondes locales. La résolution de ces microscopies dépend des effets physiques liés à la géométrie de la sonde et au type d'interaction de cette dernière avec l'échantillon à analyser. Dans ce contexte, nous avons développé, réalisé et exploité un instrument combinant deux détections : l'une optique et l'autre à forces atomiques. La première permet de déterminer la distribution du champ lumineux au voisinage immédiat de l'objet tandis que la détection de force fournit la topographie du même site de l'objet. La double détection a été démontrée. A partir de ces deux informations, il est possible de mieux comprendre les phénomènes d'interaction matière-rayonnement à l'échelle nanométrique et de mettre en évidence les effets optiques directement liés soit à la topographie soit à la nature physico-chimique de l'objet. Deux essais d'optimisation des images optiques ont été développés, soit par métallisation de la pointe, soit par l'exploitation de l'interférométrie optique en champ proche. Le dernier chapitre est une modélisation des microscopes optiques en champ proche basée sur un calcul perturbatif au premier ordre permettant de calculer le champ électromagnétique diffracté par l'ensemble sonde-objet (méthode couplée) This work deals with near field or local probe microscopes. The resolution of such microscopes depends on the physical effects connected to the geometry of the probe and onthe type of the interaction between the probe with the sample under test. In. This framework, we have developed and realized an instrument combining both an optical detection and an atomic force detection. The first one allows us to determine the mapping of the light intensity on the object surface, whereas the force detection provides the topography on the same site of the object. The double detection has been realized ansd demonstrated. The acquisition of these complemental data allows us to understand the interaction between light and matter at nanometer scale and to point out the optical effects -connected either to the topography or to the physical - chemical properties of the object. Two attempts of optical image optimization have been carried out either by metallization of the tip or by using optical resonance in a Fabry-Pérot cavity. The last chapter deals with a modeling based on a first order perturbative computation ( coupled method)

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Gu, Sijia. "Contribution to broadband local characterization of materials by near-field microwave microscopy." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10175/document.

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Abstract:

Les microscopes champ proche micro-ondes sont des instruments émergents pour la caractérisation de matériaux. Dans ce travail, un microscope champ proche micro-ondes fait maison est d'abord décrit et analysé en termes de résolution et de largeur de bande de fréquences de fonctionnement. Ensuite, il est mis en œuvre pour la caractérisation d'une grande variété de matériaux tels que par exemple des métaux, des semi-conducteurs, des diélectriques, des liquides et des nanomatériaux 2D. Le système intégre un interférométre pour améliorer la sensibilité de la mesure pour des fréquences de fonctionnement couvrant la bande 2-18 GHz. La sensibilité et les différents modes de fonctionnement disponibles (contact, sans contact, environnement liquide) permettent d'adresser une grande variété de domaines d'applications. La résolution latérale obtenue par cet instrument est plus petite de plusieurs ordres de grandeur que la longueur d'onde de fonctionnement, ouvrant ainsi la voie à une caractérisation locale. Les propriétés électromagnétiques des matériaux ont été extraites en utilisant la méthode de perturbation et celle de la ligne de transmission. En particulier, les propriétés diélectriques de solutions salines aqueuses et l’impédance complexe du graphène ont été étudiées dans une large bande de fréquence. Ce microscope champ proche micro-ondes basé sur une méthode interférométrique qui permet une analyse quantitative des propriétés des matériaux de manière non-destructive peut adresser un grand éventail d’applications dans de nombreux domaines scientifiques. Enfin, l’ensemble des résultats montre que potentiellement la microscopie champ proche micro-ondes dispose des atouts pour devenir un outil de métrologie important pour la caractérisation en micro- et nano-électronique Near-field microwave microscopes are emerging instruments for materials characterization. In this work, a home-made near-field microwave microscope is first described and analyzed in terms of resolution performance and frequency band of operation. Then, it is applied to the characterization of a large variety of materials such as metals, semiconductors, dielectrics, liquids and 2D nanomaterials. The system is based on an interferometric technique to improve the measurement sensitivity in the entire frequency range of operation spanning from 2 to 18 GHz. The sensitivity and the different operating modes available (contact, non-contact, liquid environment) allow addressing a large variety of application fields. The instrument allows a sub-wavelength lateral resolution which is more than two orders of magnitude smaller than the operating wavelength, opening the way to a local characterization. The cavity perturbation and transmission line approaches have been used to extract the electromagnetic properties of materials. In particular dielectric properties of saline aqueous solutions and complex impedance of graphene have been investigated in a broad frequency band. It provides a quantitative analysis of material properties in a non-destructive manner to address numerous applications in many scientific fields. Finally, all the results together show that the interferometer-based near-field microwave microscope has the potential to become an important metrology tool for characterizations in micro- and nano-electronics

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Benzaim, Oussama. "Techniques multi-port pour la conception et la réalisation de systèmes micro-ondes dédiés à l'évaluation non destructive de matériaux." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10031/document.

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Abstract:

Le Contrôle Non Destructif (CND) hyperfréquence consiste à examiner un matériau de telle manière qu’à l’issue de ce contrôle, son utilisation future n’en soit pas affectée. Ce type de caractérisation est généralement réalisé au travers de la mesure des propriétés de réflexion ou/et de transmission du matériau sous test par un analyseur de réseaux vectoriel conventionnel. Cependant, ce type d’appareillage s’avère surdimensionné en termes d’éventail de mesure et donc de coût pour un usage hors laboratoire. Aussi, nous avons développé, dans une optique de faible coût, des systèmes basés sur la technique six-port. En particulier, dans ce travail, un double réflectomètre quatre-port est développé pour la mesure des paramètres de réflexion et de transmission d’un quadripôle passif dans la bande de 55 - 65 GHz. La proposition d’une instrumentation plus complète, intégrant les ressources matérielles et logicielles, permet d’entrevoir des développements de systèmes spécialisés dans le domaine de la caractérisation hyperfréquence. Ainsi, nous avons adjoint des solutions logicielles, basée sur les réseaux de neurones artificiels, pour le traitement des grandeurs mesurées, afin de satisfaire aux besoins d’une Évaluation Non Destructive plus quantitative. Enfin, dans le but d’effectuer des caractérisations de défauts dont les dimensions sont inférieures à la longueur d’onde, un microscope micro-ondes constitué du système millimétrique associé à une sonde à ondes évanescentes a été proposé. Cet ensemble permet de relever les variations en module et en phase du coefficient de réflexion du matériau sous test, de manière sans contact Non Destructive microwave Testing (NDT) consists in examining a material so that after testing, its future use is not affected. Such characterization is usually achieved through the measurement of reflection and/or transmission properties of the material under test by a vector network analyzer. However, this type of equipment is oversized in terms of measurements abilities and cost for a use outside the laboratory. In order to overcome this limitation, we have developed, with a view to low cost, systems based on the six-port technique. In particular, a dual four-port reflectometer is developed for the measurement of reflection and transmission parameters of passive devices in the frequency range of 55 - 65 GHz. In addition, we have proposed complete solution which integrates hardware and software resources allowing the development of specialized systems in the field of microwave characterization. The added software solutions, based on artificial neural networks contribute to satisfy the needs of a non-destructive, quantitative evaluation. Finally, in order to perform characterization of defects whose dimensions are smaller than the wavelength, a mm-wave microscope formed by the mm-wave system and associated with an evanescent wave probe has been proposed. This ensemble reveals changes in magnitude and phase reflection coefficients of the material under test, allowing non-contact measurements. ___________________________________________________________________________

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Beland, Rémy. "Développement d'un biocapteur couplant la résonance des plasmons de surface et la microcalorimétrie pour le suivi des interactions moléculaires à l'interface liquide/solide." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00982122.

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Abstract:

Dans un avenir proche, les dispositifs de détection médicaux miniaturisés en temps réels (lab-on-chip) seront au centre de la révolution des méthodes de diagnostics médicaux et d'identification des processus biologiques et cela, autant au niveau clinique qu'au niveau de la recherche. Pour y arriver, il est important de développer des chimies de surface stables et spécifiques, ce qui demande une compréhension des interactions intermoléculaires à l'interface liquide/solide. Pour bien comprendre ces interactions, il est important de développer des instruments adaptés à la mesure près de l'interface liquide/solide des différentes caractéristiques à identifier. Ce projet de recherche présente la conception, la fabrication et les expériences tests d'un capteur multimodal pour l'identification de processus biologiques à l'interface basés sur des technologies de résonance des plasmons de surface (SPR) et de microcalorimérie. Ces deux technologies mises ensemble vont permettre d'effectuer des mesures de la cinétique des interactions ainsi que des caractéristiques thermodynamiques. En premier lieu, les caractéristiques d'une interaction intermoléculaire à l'interface d'une réaction d'hybridation d'ADN furent définies afin d'en déduire un cahier des charges pour les transducteurs. Suite à cela, la conception des transducteurs microcalorimétrique et SPR furent réalisés en tenant compte des contraintes de chacun des transducteurs. Suite à la conception théorique des différentes parties du capteur, un procédé de fabrication compatible avec les méthodes de fabrication standard de la microélectronique fut défini et testé. Afin de s'assurer de la fonctionnalité des dispositifs ainsi fabriqués, des tests de fonctionnalisation de surface furent appliqués sur les échantillons afin de tester la compatibilité du procédé de fonctionnalisation avec les méthodes de fabrication et avec une chimie de surface type. Pour terminer, un système de mélange actif fut testé et caractérisé avec le dispositif de microcalorimétrie afin de s'assurer qu'il était possible de mélanger les fluides avec les produits biologiques pour s'assurer de la qualité de la réaction de surface. Le système développé pourra être utilisé pour effectuer la mesure d'hybridation d'ADN à l'interface. Le système intègre deux modalités permettant la caractérisation en temps réel des interactions intermoléculaires à l'interface liquide/solide. Ce type de système permet la mesure de la cinétique de différents modèles biologiques tels que les puces à sucre encore certains récepteurs cellulaires ou la mesure de conformation moléculaire à l'interface. Des mesures d'oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase sont montrées.

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Béland, Rémy. "Développement d'un biocapteur couplant la résonance des plasmons de surface et la microcalorimétrie pour le suivi des interactions moléculaires à l'interface liquide/solide." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2013. http://www.theses.fr/2013ECDL0040/document.

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Abstract:

Dans un avenir proche, les dispositifs de détection médicaux miniaturisés en temps réels (lab-on-chip) seront au centre de la révolution des méthodes de diagnostics médicaux et d’identification des processus biologiques et cela, autant au niveau clinique qu’au niveau de la recherche. Pour y arriver, il est important de développer des chimies de surface stables et spécifiques, ce qui demande une compréhension des interactions intermoléculaires à l’interface liquide/solide. Pour bien comprendre ces interactions, il est important de développer des instruments adaptés à la mesure près de l’interface liquide/solide des différentes caractéristiques à identifier. Ce projet de recherche présente la conception, la fabrication et les expériences tests d’un capteur multimodal pour l’identification de processus biologiques à l’interface basés sur des technologies de résonance des plasmons de surface (SPR) et de microcalorimérie. Ces deux technologies mises ensemble vont permettre d’effectuer des mesures de la cinétique des interactions ainsi que des caractéristiques thermodynamiques. En premier lieu, les caractéristiques d’une interaction intermoléculaire à l’interface d’une réaction d’hybridation d’ADN furent définies afin d’en déduire un cahier des charges pour les transducteurs. Suite à cela, la conception des transducteurs microcalorimétrique et SPR furent réalisés en tenant compte des contraintes de chacun des transducteurs. Suite à la conception théorique des différentes parties du capteur, un procédé de fabrication compatible avec les méthodes de fabrication standard de la microélectronique fut défini et testé. Afin de s’assurer de la fonctionnalité des dispositifs ainsi fabriqués, des tests de fonctionnalisation de surface furent appliqués sur les échantillons afin de tester la compatibilité du procédé de fonctionnalisation avec les méthodes de fabrication et avec une chimie de surface type. Pour terminer, un système de mélange actif fut testé et caractérisé avec le dispositif de microcalorimétrie afin de s’assurer qu’il était possible de mélanger les fluides avec les produits biologiques pour s’assurer de la qualité de la réaction de surface. Le système développé pourra être utilisé pour effectuer la mesure d’hybridation d’ADN à l’interface. Le système intègre deux modalités permettant la caractérisation en temps réel des interactions intermoléculaires à l’interface liquide/solide. Ce type de système permet la mesure de la cinétique de différents modèles biologiques tels que les puces à sucre encore certains récepteurs cellulaires ou la mesure de conformation moléculaire à l’interface. Des mesures d’oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase sont montrées To begin with, the characteristics of a DNA hybridization intermolecular interaction at the interface were defined in order to deduce the specifications for our transducers. Following this, the SPR and microcalorimetric transducer will be design by taking into account the constraints of each one. Following the theoretical design of the sensor, a manufacturing process compatible with standard methods of microelectronics manufacturing was tested and identified. To ensure the functionality of the devices, a test of surface functionalization on the sensor was applied to test the compatibility of the manufacturing process with the surface functionalization methods. Finally, a system of active mixing was tested and characterized with a microcalorimetric device to ensure it was possible to mix fluids with organic products to be sure of the quality of the surface reaction. The system developed can be used to mesure DNA hybridization at the interface. This system incorporates two modalities for real-time characterization of intermolecular interactions near the solid/liquid interface. This type of system allows the kinetic measurement of different biological models such as cellular receptors or it is possible to have some molecular measure conformation near the interface. Oxidation of glucose with the enzyme glucose oxidase was shown to present the possibility to measure a biological interaction

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Tarbague, Hakim. "Étude et mise au point d'une plateforme de biodétection de micro-organismes couplant immunocapteur a ondes de love et dispositfs PDMS microfluidiques." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00985746.

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Depuis plusieurs décennies, les biocapteurs connaissent un développement croissant de par leurs champs d'applications. Dans ce contexte, au travers d'une approche pluridisciplinaire, nous avons conçu une cellule de mesure et des puces microfluidiques en polymère PDMS, qui, couplées à des immunocapteurs à ondes de Love, constituent une plateforme pour la détection rapide de bio-organismes. Cette nouvelle plateforme a permis la détection directe et spécifique d'anticorps et de bactéries Escherichia Coli entières vivantes. Elle a également permis de diminuer significativement le temps de détection (de plusieurs heures à quelques minutes), de simplifier les protocoles de test, et d'introduire la "composante dynamique" proche des phénomènes biologiques. La spécificité de la détection résidant dans la fonctionnalisation de surface du capteur, cette plateforme peut s'adapter à la détection d'un spectre très large de bioorganismes ou de composés en milieu liquide.

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Marchetti, Maxime. "Étude et réalisation de micro-antennes pour l'acquisition du champ électromagnétique rayonné par des circuits intégrés radiofréquences à des distances sub-micrométriques : mise en oeuvre sur une station de caractérisation sous pointes pour l'acquisition du champ sur plaquette de silicium." Montpellier 2, 2005. http://www.theses.fr/2005MON20128.

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H'Dhili, Fekhra. "Microscopie optique en champ proche utilisant une sonde diffusante : étude de singularités électromagnétiques sur surfaces photosensibles : application à la nanophotolithographie." Troyes, 2002. http://www.theses.fr/2002TROY0009.

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Abstract:

Ce travail de thèse traite l'interaction d'un champ lumineux incident avec l'extrémité d'une sonde SNOM sans ouverture. Dans des conditions d'éclairage appropriées, une exaltation localisée du champ electromagnétique a lieu au voisinage immédiat de la pointe éclairée. Ce phénomène, connu sous l'effet de pointe optique, génère une source lumineuse très intense et fortement confinée spatialement à l'extrémité de la sonde. Une idée originale a été proposée pour mettre en évidence expérimentalement en champ proche cet effet de pointe et permettre d'entreprendre une étude paramétrique relativement complète d'un tel phénomène. Une modélisation numérique de ce dernier a été aussi effectuée et confrontée aux résultats expérimentaux obtenus. Cette étude a permis en définitive de dégager les conditions optimales d'excitation de la nanosource optique et de définir un protocole de lithographie optique avec une résolution manométrique The present thesis work deals with the interaction of the incident light with the apertureless SNOM probe extremity. In appropriate illumination conditions, a local electromagnetic field enhancement can be occurred in the vicinity of the tip end. This phenomenon, known as optical tip effect, generates a high spatially confined light source at the tip apex. An original experimental approach is reported to display directly in near-field this tip effect and to allow a full parametric study of such phenomenon. A numerical simulation of this latter has also been performed and compared to the obtained experimental results. This study allows us at last to optimize the suitable conditions to excite the optical nanosource and to introduce an optical lithography protocol with a nanometric resolution

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Aivaliotis, Alexios. "Propagation et diffusion des ondes au niveau macroscopique des métamatériaux limites via le modèle micromorphique relaxé." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI073.

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Abstract:

Les métamatériaux mécaniques microstructurés attirent de plus en plus l'attention de la communauté scientifique et technique. Nous choisissons une approche qui évoque la théorie classique de l'élasticité : celle de la mécanique des milieux continus enrichie. Le but de cette thèse est d'utiliser le nouveau modèle de continuité enrichie appelé modèle micromorphique relaxé détendu afin d'étudier la propagation des ondes et les phénomènes de diffusion aux interfaces entre matériaux et métamatériaux. Lorsqu'il s'agît d'étudier les propriétés de diffusion de structures de taille finie, il devient difficile de traiter les conditions limites correctes. Nous montrons comment les problèmes aux valeurs limites de domaines finis peuvent être mis en place dans le cadre du modèle micromorphique relaxé. Nous mettons en place la solution d'onde plane complète de la diffusion à partir d'une interface séparant un milieu de Cauchy d'un milieu micromorphique relaxé. Les conditions aux limites macroscopiques généralisées sont présentées. Ils permettent de bien décrire les propriétés de diffusion. Le flux d'énergie généralisé associé est introduit. On considère deux cas différents dans lesquels le milieu homogène gauche est soit plus rigide soit plus flexible que le métamatériau droit et le coefficient de transmission est obtenu en fonction de la fréquence et de la direction de propagation. Le contraste des raideurs macroscopiques des deux milieux, influencent l'apparition des ondes Stoneley. On considère par la suite un problème de propagation des ondes de volume et on démontre que les formes d'ondes transitoires résultant de plusieurs impulsions localisées dans un matériau microstructuré peuvent être reproduite. Nous comparons la réponse dynamique d'un matériau microstructuré et lié à celle d'un milieu lié avec des propriétés cinématiques particulières. On démontre que, bien que la théorie de Cauchy soit capable de décrire le comportement global de la métastructure à de basses fréquences, le modèle micromorphique détendu va bien au-delà en donnant une description correcte de la propagation de l'impulsion dans la bande de fréquence et à des fréquences qui croisent les branches optiques. Enfin, on présente le cas d'une dalle de métamatériau de largeur finie. Ses propriétés de diffusion sont étudiées en utilisant une solution semi-analytique du modèle micromorphique relaxé et comparées à des simulations. Le coefficient de réflexion obtenu par les deux méthodes est présenté en fonction de la fréquence et la direction de propagation de l'onde incidente. On trouve un excellent accord pour une large gamme de fréquences, allant de la limite des ondes longues aux fréquences au-delà de la première limite de la bande, et pour des angles d'incidence allant d'une incidence normale à une incidence presque parallèle. Le cas d’un métamatériau semi-infinie est également présenté et est considéré comme une mesure fiable du comportement moyen de la métastructure finie Mechanical microstructured metamaterials are increasingly gaining attention from the scientific and engineering community. The question of modeling the behavior of metamaterials is of extreme importance. Some choose an approach, which is reminiscent of the classical theory of elasticity: enriched continuum mechanics. We employ the enriched continuum model named relaxed micromorphic model in order to study wave propagation and scattering at interfaces between materials and metamaterials. Dealing with the correct boundary conditions at the macroscopic scale becomes challenging. We show how finite-domain boundary value problems can be set-up in the framework of the relaxed micromorphic model. We set up the full plane wave solution of the scattering from an interface separating a Cauchy medium from a relaxed micromorphic one. Both media are isotropic and semi-infinite. Generalized macroscopic boundary conditions are presented, which allow the effective description of the scattering properties of an interface between a homogeneous solid and a mechanical metamaterial. The associated generalized energy flux is introduced. We show that the contrast of the macroscopic stiffnesses of the two media, together with the type of boundary conditions strongly influence the onset of Stoneley waves at the interface. This allows to tailor the scattering properties of the interface at both low and high frequencies, ranging from zones of complete transmission to zones of zero transmission well beyond the band-gap. We then consider a bulk wave propagation problem and show that the transient waveforms arising from several localised pulses in a micro-structured material can be reproduced. We compare the dynamic response of a bounded micro-structured material to that of bounded continua with special kinematic properties. We show that, while the Cauchy theory is able to describe the overall behavior of the metastructure only at low frequencies, the relaxed micromorphic model goes far beyond by giving a correct description of the pulse propagation in the frequency bandgap and at frequencies intersecting the optical branches. Finally, we present the case of a metamaterial slab of finite width. Its scattering properties are studied via a semi-analytical solution of the relaxed micromorphic model and compared to numerical simulations encoding all details of the selected microstructure. The reflection coefficient obtained via the two methods is presented as a function of the frequency and the direction of propagation of the incident wave. We find excellent agreement for a large range of frequencies. The case of a semi-infinite metamaterial is also presented and is seen to be a reliable measure of the average behavior of the finite metastructure

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Fabre, Nathalie. "Matériaux main gauche et cristaux photoniques pour l'optique : approche diélectrique." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10118/document.

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Abstract:

Dans ce travail, une approche diélectrique de la réfraction négative dans les cristaux photoniques et métarnatériaux est étudiée pour une application à la focalisation de la lumière par une lentille plane aux longueurs d'ondes optiques. Ces travaux englobent les phases de conception et de fabrication, ainsi que la caractérisation en champ proche optique de différents prototypes. Dans ce cadre, il a été mis en évidence expérimentalement une focalisation sous-longueur d'onde par une lentille plate d'indice de réfraction égale à -1 à base de cristaux photoniques à la longueur d'onde de 1.5 µm. D'abord, les concepts relatifs à l'obtention d'un indice de réfraction négatif dans les matériaux artificiels périodiques sont rappelés, et ce tout particulièrement dans les cristaux photoniques bidimensionnels. C'est par l'ingénierie de structure de bandes que les conditions nécessaires à l'obtention d'un indice de réfraction négatif sont précisées. Nous mettons en place une méthode d'optimisation de la transmission et de l'indice d'un cristal de dimension finie reposant sur l'ingénierie de modes résonnants de type Fabry-Pérot de la cavité pour des incidences variées. Ensuite, le dispositif de lentille plate à base de cristaux photoniques ainsi optimisé, est fabriqué en ayant recours aux techniques de nano-lithographie électronique avec l'utilisation d'une résine négative oxydable - HSQ - et de gravure profonde assistée par ICP. Enfin, les résultats expérimentaux sont comparés. Ils corroborent les simulations tridimensionnelles FDTD effectuées en parallèle. En guise de perspective, une ouverture sur l'application de la réfraction négative à la furtivité et l'invisibilité est proposée Ln this thesis, we report on the dielectric approach to achieve negative refraction in photonic crystals and metamaterials in order to provide the focusing effect of a point source through a flat lens at optical wavelengths. A comprehensive investigation is done numerically and experimentally by using a photonic crystal flat lens prototype properly designed to perform scanning near field optical microscopy. ln the first part, we recall the concepts related to negative refraction and superlensing criteria. ln photonic crystals, negative refraction can occur by using Bloch waves dispersion. However, the feasibility of such a so-called superlens, wich requires at the sarne time an optical index of n=-1 and a perfect impedance matching remains a challenging task. So, we adress this issue by optimizing the electromagnetic transmission and the refraction index of a finite sized slab of photonic crystals. The advantage of our method lies in the existence of Fabry-Pérot effect resulting of interferences between the front and the rear interface of the slab. We then fabricated the flat lens by using the nanoelectronics techniques on III-V semiconductors .The photonic crystals lattice is defined by e-beam lithography on a negative resist (HSQ HydrogenSilsesQuioxane) and then etched within the semiconductor slab by using Inductively Coupled Plasma (lCP) etching technique. Strong anisotropy with aspect ratios higher than 10:1 can be routinely obtained. At least, from the comparison between 3D-FDTD simulations and experiments, we quantify the resolution of the lens and discuss the ability of the reported lens to overcome the classical limitation in terms of subwavelength resolution

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Ribay, Guillemette. "Localisation de source en milieu réverbérant par Retournement Temporel." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00122345.

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Abstract:

Cette thèse concerne l'étude du Retournement Temporel (RT) en milieu réverbérant, appliqué d'une part à la focalisation d'ondes acoustiques audibles longues de plusieurs secondes à caractère aléatoire dans une chambre réverbérante, et d'autre par à la localisation d'impacts à la surface de plaques minces réverbérantes. Concernant cette première application, une focalisation spatiale des signaux est observée tant numériquement qu'expérimentalement. Il est montré à la fois théoriquement et expérimentalement que le contraste ne dépend que du nombre d'éléments du Miroir à Retournement Temporel. Enfin, la robustesse de la focalisation lorsque la réciprocité du milieu est brisée entre les deux étapes du RT est étudiée. D'autre part, afin de localiser des impacts à la surface de plaques réverbérantes, une technique reposant sur la comparaison des signatures acoustiques par corrélation est développée. L'analogie avec le RT, ainsi qu'une étude de la nature des ondes excitées par un impact à la surface de plaques, permettent de comprendre les capacités de cette techniques en terme de résolution et contraste. L'interaction de l'onde majoritaire (onde de Lamb A0) avec les bords de la plaque est également étudiée. En outre, un code de simulation numérique de la propagation de ce mode par différences finies dans l'approximation faible produit fréquence par épaisseur est développé. Enfin, l'influence des variations de température sur la technique de localisation par corrélation est étudiée numériquement, théoriquement et expérimentalement, dans plusieurs matériaux. Un changement de température entraîne une simple dilatation des réponses impulsionnelles, et est aisément compensé.

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Chen, Wenli. "Spectroscopie diélectrique hyperfréquence de cellules uniques cancéreuses : de l'optimisation du capteur en sensibilité et répétabilité jusqu'au suivi en temps réel de stimuli chimiques." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30219/document.

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Abstract:

La mesure de cellules biologiques constitue une étape de routine dans de nombreuses investigations en biologie. Les techniques actuelles utilisées par les biologistes sont principalement basées sur l'utilisation marqueurs optiques de coloration ou fluorescents, qui fournissent des observations moléculaires et cellulaires très précises et efficaces. Dans ce contexte, la spectroscopie diélectrique micro-ondes pour analyse cellulaire constitue une méthode nouvelle et attrayante, en raison du manque de préparation et manipulation des cellules, sans besoin d'ajout de produits chimiques, qui pourraient interférer avec d'autres constituants cellulaires. Sa compatibilité avec l'analyse de cellules uniques, potentiellement en temps réel, constitue également deux atouts importants de la technique d'analyse. Les travaux de cette thèse ont donc porté sur l'optimisation d'un biocapteur hyperfréquence microfluidique, dédié à la spectroscopie diélectrique de cellules biologiques uniques, et au développement de sa métrologie pour accéder au comportement diélectrique de cellule soumise à des stimuli chimique. Après un état de l'art sur les techniques courantes d'analyse de cellule individuelle, nous nous sommes attachés à optimiser le biocapteur hyperfréquence pour en améliorer les performances en sensibilité et en répétabilité. Ces optimisations ont porté sur le procédé de micro-fabrication, l'architecture du composant, que ce soit au niveau mécanique vis à vis de l'efficacité de blocage d'une cellule unique, mais aussi d'un point de vue électromagnétique avec une étude paramétrique. Ces études ont été validées dans un premier temps expérimentalement par la mesure de billes de polystyrène, modèle diélectrique simplifié par rapport à la complexité d'une cellule biologique, puis sur cellules individuelles vivantes dans leur milieu de culture. Le banc de caractérisation a également été optimisé afin de permettre la mesure diélectrique de cellules au cours du temps, et notamment en réaction à un stimulus d'ordre chimique. La cinétique de réaction d'une cellule unique soumise à de la saponine a été enregistrée automatiquement pour différentes cellules. Ces travaux ouvrent ainsi la voie à l'analyse à l'échelle cellulaire par spectroscopie diélectrique micro-onde de processus biologiques complexes en temps réel The measurement of biological cells is a routine step in many biological investigations. Current techniques used by biologists are mainly based on staining or fluorescent labelings, which provide very precise and effective molecular and cellular observations. Within this context, the microwave dielectric spectroscopy for cell analysis represents a new and attractive method, due to the lack of cells preparation and manipulation, without adding chemicals that could interfere with other cellular constituents. Its compatibility with the analysis of single-cells, potentially in real-time monitoring, constitute also two major assets of the analysis technique. This PhD thesis therefore focused on the optimization of a microfluidic and microwave based biosensor, which is dedicated to the dielectric spectroscopy of individual biological cells, and the development of its metrology to assess the dielectric behavior of cells subjected to chemical stimuli. After a state of the art on the current techniques available to analyze single cells, we focused on the optimization of the microwave biosensor to improve its performances in terms of sensitivity and repeatability. These optimizations dealt with the microfabrication process, the component architecture through the investigation of single cell loading efficacy as well as an electromagnetic parametric study. These developments were validated first experimentally with the measurement of polystyrene beads, which present a simplified dielectric model compared to the complexity of a biological cell, followed then by living individual cells in their culture medium. The test bench was also optimized to allow the dielectric measurement of cells over time, and especially in response to a chemical stimulus. The reaction kinetics of a single-cell subjected to saponin was recorded automatically for different cells. This work opens the door to single-cell analysis with microwave dielectric spectroscopy of complex biological processes in real-time

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Vigoureux, Dorian. "Déconfinement de sources acoustiques par utilisation d'une méthode holographique à double information." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00759412.

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Abstract:

L'identification et la caractérisation des sources acoustiques restent encore aujourd'hui deux sujets d'importance pour les industriels qui ont besoin de techniques permettant d'identifier des sources acoustiques ou vibratoires sur des surfaces complexes dans un environnement acoustique non contrôlé. La thèse que nous présentons ici s'inscrit dans ce cadre. Nous y étudions les qualités d'une méthode inverse, appelée iPTF (pour inverse Patch Transfer Functions, pour la résolution de ce problème particulier. Nous consacrerons le premier chapitre de notre étude à la synthèse bibliographique des méthodes les plus pertinentes permettant de résoudre des problèmes similaires. Nous soulignerons également les difficultés de ces méthodes pouvant être liées à leurs applications pratiques ou à leurs fondements théoriques. Dans un second chapitre, nous présenterons la méthode iPTF à partir de sa formulation directe, c'est-à-dire de la source vers le bruit rayonné. Celle-ci est une approche par sous-structuration de domaines permettant l'étude des problèmes vibro-acoustiques en basses et moyennes fréquences. Nous montrerons particulièrement la façon dont l'association des deux formulations directe et indirecte permet de définir une méthode pouvant conduire jusqu'à l'identification des trois champs de vitesses, de pressions et d'intensités sur la surface de l'objet source. Notre troisième chapitre sera consacré à la présentation des premiers résultats d'identification dans un cas d'application numérique simple. Nous effectuerons, dans les chapitres quatre et cinq, une étude des principaux paramètres conditionnant les résultats donnés par la méthode. Le premier de ces deux chapitres présentera la mise en place d'un code de calcul permettant de résoudre rapidement le problème de rayonnement d'une structure simple. La méthode ainsi définie sera utilisée dans le chapitre cinq afin de générer de nombreux champs rayonnés présentant des caractéristiques différentes de façon à étudier la stabilité de la méthode iPTF face à la variation de différents paramètres. Un sixième chapitre présentera une étude approfondie faite sur les ondes évanescentes qui prennent une part non négligeable dans le champ rayonné par les structures. Ces ondes évanescentes, par définition, ne peuvent pas être mesurées au delà du champ proche, ce qui peut être la cause d'une part des défauts d'identification rencontrés lors de l'application de notre méthode. L'étude faite ici aura pour but de déterminer l'importance de ces ondes évanescentes dans le champ rayonné. Nous présenterons enfin, dans un dernier chapitre, les résultats de mesures expérimentales réalisées.

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Lin, Tianjun. "Investigation of microwave imaging and local dielectric characterization of materials by using a homemade interferometer-based near-field microwave microscope." Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1I016/document.

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Abstract:

La microscopie champ proche micro-onde, qui fait partie de la famille des microscopies à sonde locale, est envisagée aujourd’hui dans de nombreux domaines d’applications de la physique, de la biologie et des micro et nanotechnologies. Dans ce manuscrit, le microscope micro-onde à champ proche qui est exploité est un instrument développé au laboratoire IEMN bénéficiant d’une grande sensibilité dans une large bande de fréquences de travail [2-18 GHz]. Le potentiel d’applications du microscope est démontré au travers de la caractérisation de liquides avec différentes modalités de caractérisation (sonde en contact, sans contact et en immersion). En particulier, cet outil est mis en œuvre pour la spectroscopie diélectrique de solutions aqueuses de glucose.Cet instrument qui offre une capacité d'imagerie sub-longueur d'onde est également testé pour différentes situations (imagerie de surface et de sub-surface). La résolution d'imagerie ainsi que la précision de mesure sont évaluées puis des méthodes de traitement d'images simples sont proposées pour améliorer la qualité de l'imagerie. Enfin, une piste pour une intégration plus grande de l’instrument, qui consisterait à remplacer l’analyseur de réseau par un dispositif plus compact (type réflectomètre six-ports) est explorée Near-field microwave microscopes, which belong to the local scanning probe microscopes family, are considered today as advanced characterization tools in many applications areas including physics, biology and micro and nanotechnologies. The near-field microwave microscope that is used in the work and described in this manuscript is an instrument developed at IEMN owning a great sensitivity in a wide operating frequency band [2-18 GHz]. The potential of the microscope in terms of applications is demonstrated through the characterization of liquids with different modalities of characterization (probe in contact, non-contact and immersed in a liquid). In particular, this instrument is investigated for dielectric spectroscopy of aqueous glucose solutions.This characterization tool that offers sub-wavelength imaging capability is also tested in different situations (surface and subsurface imaging). Imaging resolution and measurement accuracy are evaluated and easily implementable processing methods are proposed to improve the quality of imaging. Finally, a solution towards a larger compactness of the instrument is investigated through the replacement of the network analyzer by a more compact device (six-port reflectometer type)

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Tekaya, Nadèje. "Élaboration des capteurs chimiques à base d'algues microscopiques." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10122.

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Abstract:

Notre thèse vise la conception d'un biocapteur ultra-sensible à base d'Arthrospira platensis pour la détection des substances toxiques (métaux lourds et pesticides) pour un contrôle environnemental. Cette étude concerne, dans un premier lieu, le développement de systèmes impédimétriques et à ondes acoustiques de Love, associés à des puces en Polydimethylsiloxane (PDMS) et fonctionnalisés par des cellules d'Arthrospira platensis immobilisées sur une multicouche de polyélectrolytes déposés par la méthode « Layer by Layer ». L'étude fondamentale des interactions physiques-chimiques-biologiques mises en jeu lors des étapes de fonctionnalisation du capteur, et son application à la détection de cadmium et de mercure, est également abordée, à travers une étude acoustique (suivi en temps réel), électrochimique et microscopique (microscopie à force atomique (AFM) en milieu sec ou liquide et microscopique électronique à balayage (MEB)). Dans un deuxième lieu, cette étude présente les systèmes conductimétriques basés sur l'inhibition des activités enzymatiques de la cyanobactérie par les polluants. Différents modes d'immobilisation sur des microcapteurs interdigités (IDF) en or, ont été étudiés : immobilisation via les monocouches auto-assemblées « Self Assembled Monolayers », immobilisation via les nanoparticules d'or revêtues par du PAH et co-réticulées à l'albumine à l'albumine de sérum bovin sous vapeur saturée de glutaraldéhyde. Ce principe de détection consiste à inhiber l'Activité Phophatase Alcaline (APA) par les métaux lourds et l'Activité Estérase (AChE) par les pesticides. Des limites de détection excellente (10-20 M) ont été obtenues. Un biocapteur bi-enzymatique a été élaboré avec le même biorécepteur (Arthrospira platensis) pour une multi-détection des polluants. Ce capteur a été testé sur des échantillons d'eaux prélevés sur des effluents hospitaliers et urbains (eaux brutes et traitées) This thesis focuses on the design of an ultra-sensitive biosensor based on Arthrospira platensis for the detection of toxic substances (heavy metals and pesticides) for environmental monitoring. This study deals with, first, the development of impedimetric and Love acoustic wave systems, associated with Polydimethylsiloxane (PDMS) chips and functionalized with Arthrospira platensis cells immobilized on polyelectrolyte multilayers deposited by the “Layer and Layer” method. Electrochemical, acoustic and microscopic interactions with cadmium and mercury (atomic force microscopy (AFM) in dry or liquid medium and studies of scanning electron microscopy (SEM)) have been performed. This work focuses also on conductometric system based on the inhibition of enzymatic activities of cyanobacteria by pollutants. Different modes of immobilization on gold interdigitated microsensors (IDTs) were studied: immobilization via self-assembled monolayers, immobilization with gold nanoparticles coated with PAH and co-reticulated with bovine serum albumin under saturated vapor of glutaraldehyde. They were based on the inhibition of Alkaline Phosphatase activity (APA) by heavy metals Esterase Activity (AChE) by pesticides. Excellent detection limits (10-20 M) were obtained. A bi-enzymatic biosensor was developed with the same bioreceptor (Arthrospira platensis) for polluants multi-detection. This sensor has been tested on water samples of urban and hospitals effluents (before and after treatment)

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Van, Der Biest François. "Diffusion multiple et renversement du temps ultrasonore dans des milieux périodiques et désordonnés." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011354.

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Abstract:

Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à divers aspects de la propagation d'une onde ultrasonore dans des milieux hétérogènes périodiques et désordonnés. Nous avons tout d'abord conçu et caractérisé des échantillons périodiques, autrement appelés "cristaux phononiques". Ces matériaux se comportent comme des filtres fréquentiels et présentent un grand intérêt technologique et théorique. Nous avons étudié le temps de groupe à la traversée de monocristaux, qui révèle un effet analogue à l'effet tunnel en mécanique quantique. Dans une structure de type Fabry-Pérot constituée de deux cristaux phononiques, nous avons mis en évidence des résonances en transmission. L'étude du temps de groupe montre un phénomène de piégeage de l'onde dans la cavité, analogue de l'effet tunnel résonant. Les résultats obtenus sont confirmés par la modélisation numérique. Par la suite, des expériences de Retournement Temporel dans les cristaux phononiques ont révélé une absence d'hyperfocalisation, caractéristique des milieux désordonnés. Nous avons ensuite cherché à mettre en évidence la diffusion multiple en régime non-linéaire dans les nuages de bulles. A cet effet, nous avons conçu un dispositif expérimental qui nous a permis de générer des populations de bulles relativement stables et contrôlées. Plusieurs méthodes de caractérisation de la fonction de distribution du rayon des bulles ont été mises en oeuvre, et l'une d'elles nous a permis d'estimer la fraction volumique de bulles. Les densités de bulles mises en jeu n'ont pas permis de mettre en évidence un régime de diffusion multiple fort, tandis que l'origine des non-linéarités observées reste incertaine.

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Dissertations / Theses on the topic 'Biocapteur à ondes évanescentes'

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