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Motifs et problèmes asymptotiques du système de Keller-Segel avec seuil de densité
No full textWe consider the Patlak-Keller-Segel system with the nonlinear diffusion of porous medium type and the logistic sensitivity, which has been widely advocated as a model that avoids overcrowding. Our goal is to explore the roles of the constant parameters and to classify the possible distinguished limits. The nonlinearity of both the diffusion and aggregation terms leads to the complexity of the observed patterns and the difficulty of passing to the limit. We analyze the patternformation ability and establish the regimes, then we study the various asymptotic problems. In the first chapter, we analyze the pattern formation ability of such a system, which depends highly on m and three different analyses are needed for m=1 (linear diffusion), for 1 1, we prove that the limiting system becomes a Hele-Shaw type free boundary problem. For K ≤ 1, we justify that the limiting system is a hyperbolic Keller-Segel system. In the third chapter, we classify other possible limits. We establish three distinct limits to which the Keller-Segel system converges, provided the parameters are chosen appropriately: A porous medium equation when the chemotactic sensitivity is small and the chemical diffuses slowly; A hyperbolic Keller-Segel system when the diffusion in u vanishes; Surface-tension driven free boundary problem when the chemical diffuses slowly and attracts the cells strongly.Nous considérons le système de Patlak-Keller-Segel avec une diffusion non linéaire de type milieu poreux et une sensibilité logistique, qui a été largement défendu comme un modèle permettant d'éviter la surpopulation. Notre objectif est d'explorer les rôles des paramètres constants et de classer les différents régimes limites possibles. La non-linéarité des termes de diffusion et d'agrégation conduit à la complexité des motifs observés ainsi qu'à la difficulté de passer à la limite. Nous analysons la capacité de formation de motifs et établissons les régimes correspondants, puis nous étudions les différents problèmes asymptotiques. Dans le premier chapitre, nous analysons la capacité de formation de motifs d'un tel système, qui dépend fortement de m, et trois analyses différentes sont nécessaires pour m=1 (diffusion linéaire), pour 1 1, nous prouvons que le système limite devient un problème de frontière libre de type Hele-Shaw. Pour K ≤ 1, nous justifions que le système limite est un système de Keller-Segel hyperbolique. Dans le troisième chapitre, nous classons d'autres limites possibles. Nous établissons trois limites distinctes vers lesquelles le système de Keller-Segel converge, à condition que les paramètres soient choisis de manière appropriée : une équation de type milieu poreux lorsque la sensibilité chimiotactique est faible et que le produit chimique diffuse lentement ; un système de Keller-Segel hyperbolique lorsque la diffusion de u s'annule ; un problème de frontière libre entraîné par la tension de surface lorsque le produit chimique diffuse lentement et attire fortement les cellules
Faire progresser l'apprentissage automatique pour la physique des hautes énergies : de l'optimisation de l'étalonnage des jets à la détection des anomalies dans les séries temporelles
No full textThe ATLAS experiment is one of the two multi-purpose particle collision detectors at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN. It generates unprecedented amounts of data, recording proton-proton and nuclei collisions at rates up to 40 MHz. To properly exploit the data and measure Standard Model of particle physics observables, or even search for new phenomena, we need efficient and precise algorithms. This thesis investigates machine learning-based methods to address two central challenges in ATLAS data processing: jet energy calibration and data quality monitoring of the calorimeter system. These are important issues as they constitute some of the first bottlenecks to collecting high-quality data in hadron collider experiments.First, we propose a unified approach to jet calibration by merging several steps of the current ATLAS experiment calibration chain. We combine a neural network-based calibration with a loss function that optimises the jet energy resolution (JER) directly in data, using the dijet asymmetry as a proxy. This approach aims to reduce the resources required for deriving the final jet calibration while maintaining or improving the JER performance.Second, we explore anomaly detection in multivariate time series for data quality monitoring. Accurately identifying the instances when defects occur is essential but challenging, as the types of anomalies are unknown beforehand and reliably labelled data are scarce. We evaluate unsupervised transformer-based models and benchmark their performance against traditional methods on public and ATLAS detector liquid argon calorimeter data. To address the lack of reliable labels, we use the Lorenzetti simulator - a general-purpose framework for simulating high-energy calorimeters - where we introduce artificial defects to evaluate the sensitivity of various detection methods.As part of the SMARTHEP European Training Network, this project was done in collaboration with IBM Research, who share an interest in time series anomaly detection due to its potential applications in fraud detection.These contributions highlight how modern machine learning techniques can enhance detector performance and data reliability in particle physics experiments while demonstrating broader interdisciplinary potential.ATLAS est un des deux détecteurs de particules polyvalents du Grand Collisionneur de Hadrons (Large Hadron Collider (LHC)) au CERN. En enregistrant des collisions proton-proton et des collisions de noyaux à des fréquences allant jusqu'à 40 MHz, le volume de données générées par ATLAS est sans précédent. Afin d'exploiter correctement ces données et de mesurer des observables du Modèle Standard de la physique des particules, mais aussi de rechercher de nouveaux phénomènes, nous avons besoin d'algorithmes efficaces et précis. Cette thèse étudie les méthodes basées sur l'apprentissage automatique pour relever deux défis centraux dans le traitement des données d'ATLAS : l'étalonnage de l'énergie des jets et le contrôle de la qualité des données du système calorimétrique. Ces questions sont importantes car elles constituent les premières difficultés de la collecte de données de haute qualité dans les expériences de collisionneurs de hadrons.Premièrement, nous proposons une approche unifiée de l'étalonnage des jets en fusionnant plusieurs étapes de la chaîne d'étalonnage actuelle de l'expérience ATLAS. Nous combinons un étalonnage basé sur un réseau de neurones avec une fonction de perte qui optimise la résolution de l'énergie des jets directement dans les données, en utilisant l'asymétrie des dijets comme proxy. Cette approche vise à réduire les ressources nécessaires à la dérivation de l'étalonnage final des jets, tout en maintenant ou en améliorant la résolution de l'énergie des jets.Deuxièmement, nous étudions la détection des anomalies dans les séries temporelles multivariées pour le contrôle de la qualité des données. L'identification précise des moments auxquels des défauts se produisent est essentielle mais difficile, car les types d'anomalies sont inconnus à l'avance et les données étiquetées de manière fiable sont rares. Nous évaluons des modèles non-supervisés basés sur les transformeurs et comparons leurs performances aux méthodes traditionnelles sur des données publiques et des données du calorimètre à argon liquide de détecteur ATLAS. Pour adresser le manque d'étiquettes fiables, nous utilisons le simulateur Lorenzetti - un cadre général pour la simulation de calorimètres pour des particules de haute énergie - où nous introduisons des défauts artificiels pour évaluer la sensibilité et la robustesse de diverses méthodes de détection.Dans le contexte du réseau européen SMARTHEP, ce travail a été réalisé en collaboration avec IBM Research, qui partage un intérêt pour la détection des anomalies dans les séries temporelles en raison de ses applications potentielles à la détection des fraudes.Ensemble, ces contributions soulignent comment des techniques modernes d'apprentissage automatique peuvent améliorer les performances des détecteurs et la fiabilité des données dans les expériences de physique des particules, tout en démontrant également leur potentiel interdisciplinaire plus large
Rôle de l'axe cGAS/STING dans la réponse immunitaire au virus Nipah
No full textSince its first isolation in Malaysia in 1998 and the emergence of a novel strain in Bangladesh in 2001, Nipah virus (NiV) has induced recurrent outbreaks characterized by a high lethality and respiratory transmission in Bangladesh and India. Pteropus fruit bats, the zoonotic reservoir of NiV, are widespread across Indian Ocean islands and their proximity to urban areas is growing due to deforestation and climate change, thus increasing the spillover risk. Moreover, no vaccines or therapeutics are available to contrast NiV outbreaks. Therefore, research on NiV immunopathogenesis is critical for the development of targeted interventions.This thesis explores two key aspects of NiV biology. First, the molecular and cellular mechanisms involved in the activation of the DNA-sensing Stimulator of Interferon Genes (STING) pathway during NiV infection. Second, the comparative immunopathogenesis of the two NiV strains, Malaysia and Bangladesh (NiV-Mal and NiV-Ban), in wild-type (WT) and interferon receptor knockout (IFNAR KO) mice.While STING is traditionally associated with immune responses to DNA viruses and bacteria, recent studies have highlighted its role in antiviral immunity against RNA viruses. It was previously established that STING plays a protective role against NiV, but the precise upstream events leading to STING activation remained unclear. This thesis further explores this topic by elucidating the role of virus-induced cell-to-cell fusion and mitochondrial DNA (mtDNA) in STING activation. We observed that mitochondrial stress caused by syncytia formation leads to the release of mtDNA, which is then sensed by the DNA sensors IFI16 and cGAS, resulting in STING activation and downstream immune signaling. This process is conserved among NiV-Mal and measles virus (MeV), another Paramyxovirus inducing wide syncytia formation. This work provides novel insights into the molecular pathways that govern immune responses to paramyxoviral infections and identifies potential therapeutic targets for NiV.In addition, we compared the pathogenicity of the NiV-Mal and NiV-Ban strains, which exhibit different epidemiological and clinical profiles in humans. We observed that both strains replicate in primary murine cells, but show different replication kinetics and cytopathogenicity. Moreover, we compared intraperitoneal (IP) and intranasal (IN) infection of each strain in WT and IFNAR KO mice. IFNAR KO mice resulted a valid model for IP infections of both NiV-Mal and NiV-Ban, as opposed to WT mice which survive NiV inoculation without symptoms. Following IP infection, NiV-Ban displayed a lower pathogenicity and a different cellular tropism within lungs compared to NiV-Mal. In contrast, intranasal infection did not lead to significant disease in either WT or IFNAR KO mice, suggesting that type I IFN signaling may not be the dominant barrier to NiV in the respiratory tract.The findings of this thesis contribute to a better understanding of NiV pathogenesis and immune responses, particularly the role of the STING pathway and the differential pathogenicity of NiV strains. These insights could contribute to the development of more effective therapeutic strategies and improve the use of murine models for preclinical research on NiV.Depuis sa première identification en 1998, le virus Nipah (NiV) a provoqué des épidémies récurrentes avec une létalité pouvant atteindre 100 %. Il existe deux souches principales : NiV-Malaisie (NiV-Mal) et NiV-Bangladesh (NiV-Ban), qui diffèrent par leur distribution géographique, leur génome et leur épidémiologie. NiV-Mal, identifié en Malaisie et à Singapour (1998-1999), se transmet par les porcs et provoque essentiellement des symptômes neurologiques avec une létalité de 40 %. NiV-Ban est responsable d'épidémies annuelles au Bangladesh et en Inde depuis 2001, provocant des symptômes respiratoires sévères et une transmission interhumaine par voie respiratoire avec une létalité moyenne de 75 %.Le réservoir du NiV, la chauve-souris frugivore Pteropus, est présent dans de nombreuses régions d'Asie, d'Océanie et d'Afrique. La déforestation, l'urbanisation et le changement climatique augmentent les contacts entre chauves-souris, animaux domestiques et humains, ce qui favorise l'émergence de nouvelles épidémies. Le NiV est classé agent pathogène de niveau 4 (BSL-4) et figure sur la liste des agents prioritaires de l'OMS en raison de l'absence de traitements ou vaccins homologués. Une meilleure compréhension des mécanismes de sa pathogenèse et de l'immunité antivirale est donc essentielle. Cette thèse explore deux axes : d'une part, les mécanismes d'activation de la voie STING pendant l'infection par NiV ; d'autre part, une comparaison de l'immunopathogenèse des deux souches virales chez la souris sauvage (WT) et chez les souris déficientes en récepteur de l'interféron de type I (IFNAR KO).Traditionnellement associée à la réponse immunitaire contre les virus à ADN, la voie STING est également impliquée dans l'immunité contre certains virus à ARN, comme ceux de la famille des Paramyxoviridae (NiV, MeV). Nos résultats montrent que l'activation de STING lors d'une infection par NiV serait induite indirectement par la libération d'ADN mitochondrial (mtDNA) dans le cytoplasme, suite à un stress cellulaire lié à la formation des syncytia, structures cellulaires multinucléées caractéristiques des infections à paramyxovirus. Les senseurs d'ADN IFI16 et cGAS détectent le mtDNA et activent STING, déclenchant des signaux antiviraux. Des lignées cellulaires HeLa knock-out pour STING, cGAS, IFI16 ou dépourvues de mtDNA ont été générées pour préciser le rôle de chaque facteur. Ce travail propose un modèle unifié de l'activation de STING induite par la fusion cellulaire, ouvrant la voie à de nouvelles cibles thérapeutiques antivirales. Parallèlement, des études in vitro et in vivo ont été menées pour comparer la virulence des deux souches. En collaboration avec le réseau European Research Infrastructure on Highly Pathogenic Agents AISBL (ERINHA), des souris WT et IFNAR KO ont été infectées par voie intrapéritonéale (IP) ou intranasale (IN) avec NiV-Mal ou NiV-Ban. In vitro, les cellules IFNAR KO sont plus permissives, et NiV-Mal montre une réplication plus rapide ainsi qu'une cytopathogénicité accrue par rapport à NiV-Ban.Chez la souris, l'infection IP avec NiV entraîne une maladie chez les IFNAR KO, avec une pathogénicité plus marquée pour NiV-Mal. Le virus est détecté dans plusieurs organes, avec un tropisme cellulaire pulmonaire spécifique selon la souche. Les souris WT résistent à l'infection IP et restent asymptomatiques. En revanche, l'infection par voie IN ne provoque pas de pathologie significative, même chez les souris IFNAR KO, suggérant que d'autres barrières immunitaires protègent les voies respiratoires murines.Ce travail valide l'utilisation de souris IFNAR KO comme modèle pour l'étude des infections NiV par voie intrapéritonéale. Il met également en lumière les différences biologiques entre les deux souches virales et contribue à la compréhension de la pathogenèse du NiV. Ces résultats posent les bases de modèles murins pertinents pour le développement de thérapies et vaccins contre les virus émergents à potentiel pandémique
Modélisation des interactions entre adsorbats et surfaces de composés intermétalliques : une approche couplant théorie de la fonctionnelle de la densité et apprentissage automatique
No full textIntermetallic compounds present unique chemical and physical properties, used in emerging applications, such as functional coatings or catalysis. Knowledge of their surface properties, in particular adsorption properties, is a prerequisite for material design. In this thesis, we combined density functional theory (DFT) and machine learning methods to predict adsorption on a complex system. We focused on the adsorption of atomic hydrogen, oxygen and lead on Al₁₃Co₄(100), identified in the literature as an efficient catalyst for the selective hydrogenation of acetylene. Our method is based on Gaussian Process Regression (GPR, Gaussian Process Regression) and uses SOAP descriptors (Smooth Overlap of Atomic Positions). The accuracy of our predictions depends on the size of the training set used, and can reach a few tens of milli-electronvolts. Our method is discussed in the context of recent universal models of the deep learning type. By limiting the data necessary for its application, our so-called frugal method allows an accelerated study of complex materials.La compréhension des interactions adsorbat-surface et la connaissance des énergies d'adsorption constituent un prérequis essentiel pour le développement de matériaux intermétalliques pour diverses applications émergentes, comme revêtements fonctionnels ou catalyseurs. Dans cette thèse, nous avons combiné la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT, Density Functional Theory) et des méthodes d'apprentissage automatique pour prédire l'adsorption à la surface d'un système complexe. Nous nous sommes intéressés à l'adsorption d'hydrogène, d'oxygène et de plomb atomique sur Al₁₃Co₄(100), identifié dans la littérature comme un catalyseur performant pour l'hydrogénation sélective de l'acétylène. Notre méthode repose sur la régression par processus gaussien (GPR, Gaussian Process Regression) et utilise les descripteurs SOAP (Smooth Overlap of Atomic Positions). La précision de nos prédictions dépendent de la taille de la base d'entraînement utilisée, et peuvent atteindre quelques dizaines de milli-électronvolts. Notre approche est discutée en regard des modèles universels récents de type deep learning. En limitant les données nécessaires à son application, notre méthode, dite frugale, permet une étude accélérée de matériaux complexes
Recherche de la matière noire axionique et photons sombres avec l'expérience MADMAX
No full textOne of the most intriguing open questions in fundamental physics is the nature of dark matter. Despite many efforts to detect it, dark matter still remains elusive. The standard model of the particle physics does not have a suitable candidate for cold dark matter, but several extensions of the standard model propose new candidates. The Peccei-Quinn mechanism proposes a new global U(1) symmetry to solve the strong CP problem of the standard model. The breaking of this symmetry at a very high energy scale in the early universe would have produced particles called axions, that fulfill properties to be a cold dark matter candidate. Moreover, their small but non-zero coupling with photons can be utilized to convert them into photons in the presence of strong magnetic field. Owing to their sub-eV mass and tiny coupling to photons, the strength of the resulting signal is small but can be enhanced using various microwave technologies.Dielectric haloscope is a novel technology to search for axions from our galactic halo around the mass range of 100 micro eV. It utilizes several magnetized layers of dielectric disks to convert axions into a coherent emission of photons that can interfere constructively and resonate, thus enhancing the axion induced signal. The distance between the disks can be adjusted to scan axion masses. Several prototypes were made by the MAgnetized Disks and Mirror and Axion eXperiment (MADMAX) to validate the different aspects of the dielectric haloscope technology. These efforts have also lead to many technological, simulation, and data analysis developments in the last few years, culminating in three dark matter searches with all of them leading to the world best exclusion limits on dark matter particles. This thesis describes progresses made while working on different prototypes. In particular, the first 3D simulations with the realistic disk shapes, the validation of the mechanical performance of the disk movement mechanism, and a world leading exclusion limit on the kinetic mixing angle between the photons and dark photons are presented here. All of these milestones pave the way to the final prototype testing that will take place at CERN in 2027-29.L'une des questions ouvertes les plus fascinantes en physique fondamentale concerne la nature de la matière noire. Malgré de nombreux efforts pour la détecter, la matière noire reste encore insaisissable. Dans ce cadre, le modèle standard de la physique des particules ne propose aucun candidat pour la matière noire froide, mais plusieurs extensions de ce modèle en suggèrent de nouveaux. Le mécanisme de Peccei-Quinn propose une nouvelle symétrie globale U(1) pour résoudre le problème CP fort du modèle standard. La brisure de cette symétrie à une échelle d'énergie très élevée dans l'univers primordial produirait des particules appelées axions, qui possèdent les propriétés requises pour être un candidat à la matière noire froide. De plus, leur couplage faible mais non nul avec les photons peut être exploité pour les convertir en photons en présence d'un champ magnétique intense. En raison de leur masse inférieure à l'eV et de leur couplage infime avec les photons, l'intensité du signal qui en résulte est faible mais peut être amplifiée à l'aide de diverses technologies micro-ondes.L'haloscope diélectrique est une nouvelle technologie pour la recherche d'axions de notre halo galactique dans la gamme de masse avoisinant les 100 micro eV. Il utilise plusieurs disques diélectriques magnétisés pour convertir les axions en une émission cohérente de photons. Ces photons, lorsqu'ils interfèrent de manière constructive, peuvent amplifier le signal induit par les axions. La distance entre les disques peut être ajustée pour balayer différentes masses d'axions. Plusieurs prototypes ont été réalisés par la collaboration MADMAX (MAgnetized Disks and Mirror and Axion eXperiment) afin de valider les différents aspects de la technologie de l'haloscope diélectrique. Ces efforts ont également conduit à de nombreux développements technologiques, de simulation et d'analyse de données au cours des dernières années, aboutissant à trois recherches de matière noire qui ont toutes mené aux meilleures limites d'exclusion mondiales sur les particules de matière noire. J'y ai contribué avec les premières simulations utilisant des mesures de la planéité des disques, la validation de la performance des mouvements des disques, et une meilleure limite mondiale sur l'angle de mélange cinétique entre les photons et les photons sombres. Ces contributions sont décrites dans cette thèse, ouvrant la voie aux tests finaux des prototypes qui auront lieu au CERN en 2027-29
Rôle du liant dans l'ingénierie des batteries tout solide
No full textAll-solid-state batteries (ASSBs) represent a promising alternative to conventional lithium-ion batteries, offering higher energy density enabled by lithium metal negative electrode and enhanced safety due to the elimination of volatile components. However, their development requires overcoming several scientific challenges, particularly the limited chemical and electrochemical stability of materials and interfaces, as well as the mechanical constraints induced by lithium intercalation in active materials during cycling.This study focuses on the elaboration and characterisation of a hybrid electrolyte composed of a solid thiophosphate-based electrolyte, Li6PS5Cl, and a polymer, PVDFx-HFPy. The main objective is to enhance the mechanical properties of all-solid-state batteries while maintaining high ionic conductivity. Two processing approaches have been evaluated: dry powder mixing and solvent-based mixing. Key parameters investigated include the polymer's chemical nature and proportion into the hybrid electrolyte, the type of solvent used, and the applied shaping pressures. The introduction of polymers significantly influences the ionic conductivity, as well as the chemical, mechanical, and electrochemical stability of the hybrid electrolyte. The results demonstrate that incorporating a low proportion of polymer into the Li6PS5Cl matrix improves mechanical stability while maintaining high, albeit slightly impacted, ionic conductivity.In parallel, we investigated the fabrication and characterisation of a solid-state composite positive electrode, composed of Li6PS5Cl, PVDFx-HFPy, and NMC622. Particular attention was given to the composite electrode, as its electrochemical performance relies on efficient ionic and electronic percolation, achieved through an intimate mixing of these components. Several key parameters were assessed, including the cycling protocol (CCCV), applied pressure, and the impact of carbon additives.To analyse and understand these complex systems, an experimental approach combining electrochemical and physicochemical characterisations was implemented. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was employed to evaluate ionic conductivity, while cyclic voltammetry (CV) and galvanostatic cycling were used to assess electrochemical performance. Additionally, advanced characterisation techniques, such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray absorption spectroscopy (XAS), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and nuclear magnetic resonance (NMR), were utilised to investigate the surface chemistry, crystalline structure, polymer chemistry and morphology of the hybrid electrolytes and composite electrodes before and after electrochemical cycling.Les batteries tout-solide sont considérées comme une alternative prometteuse aux batteries lithium-ion classiques, car elles permettent une amélioration de la densité d’énergie, avec l’utilisation du lithium métal et de la sécurité avec l’absence de composés volatils. Toutefois, leur développement nécessite de lever plusieurs verrous scientifiques, notamment la faible stabilité chimique et électrochimique des matériaux et des interfaces, ainsi que les contraintes mécaniques induites par l’intercalation du lithium dans les matériaux actifs lors du cyclage.Cette étude a pour objet l’élaboration et la caractérisation d’un électrolyte hybride, comprenant un électrolyte solide, de type thiophosphate Li6PS5Cl, et un polymère, de type PVDFx-HFPy. L’objectif premier est d’améliorer les propriétés mécaniques de la batterie tout solide tout en conservant de bonnes propriétés de conduction ionique. Deux voies de mise en forme ont été évaluées, par mélange de poudres à sec et par mélange en voie solvant. La nature chimique et le pourcentage de polymère, la nature du solvant utilisé et les pressions de mise en forme ont été des paramètres importants de l’étude. En effet, une fois introduits, les polymères influencent de manière notable la conductivité ionique et la stabilité chimique, mécanique et électrochimique de l’électrolyte hybride. Les résultats obtenus sur les électrolytes hybrides montrent que l’utilisation d’une faible proportion de polymère dans la matrice de Li6PS5Cl permet une amélioration de la stabilité mécanique tout en maintenant une conduction ionique élevée, bien qu’impactée.En parallèle de cette étude, nous nous sommes intéressés à l’élaboration et la caractérisation d’une électrode composite positive tout-solide, Li6PS5Cl, (PVDFx-HFPy) et NMC622. L’électrode composite a ainsi été l’objet d’une attention particulière, puisque ses performances électrochimiques reposent sur une très bonne percolation ionique et électronique provenant du mélange intime entre ces deux composés. Plusieurs paramètres ont été évalués tels que le protocole de cyclage (CCCV), la pression, l’impact de l’additif carboné, etc.Pour analyser et comprendre ces systèmes complexes, une approche expérimentale combinant des caractérisations électrochimiques et physico-chimiques a été mise en place. Ainsi, la spectroscopie d’impédance électrochimique a permis d’évaluer les conductivités ioniques, tandis que la voltamétrie cyclique et le cyclage galvanostatique ont été employés pour évaluer les performances électrochimiques. En complément, des méthodes de caractérisation avancées, telles que la spectroscopie de photoémission des rayons X (XPS), la spectroscopie d’absorption des rayons X (XAS) la diffraction des rayons X (DRX), la microscopie électronique à balayage (MEB) et la résonance magnétique nucléaire (RMN), ont permis d’étudier la chimie de surface, la structure cristalline et la morphologie des électrolyte hybrides et des électrodes composites avant et après passage de courant
Twenty years of research, three labs, two countries: a short insight into navigating between different subjects, model systems and life. Ndlr. It’s all about interactions.
No full textRôle et avantages de l'intelligence artificielle dans la modélisation du transfert radiatif dans les atmosphères gazeuses et son application à l'analyse des données satellitaires.
No full textThe study of the Earth's atmosphere requires the processing of massive datasets derived from remote sensing instruments. This processing enables the estimation of thermophysical variables such as temperature and the concentrations of various species. To obtain this information, several processing steps are essential. One of these steps involves the computation of transmissivity to solve the Radiative Transfer Equation. In theory, an exact calculation is achievable using the so-called Line-by-Line (LBL) model. However, this model entails extremely high computational costs, making it prohibitive for atmospheric applications, where the number of spectral lines to consider can reach millions. For this reason, the LBL methodology is primarily used as a reference to validate models designed to estimate transmissivity with the highest possible accuracy compared to LBL calculations, while minimizing computational time (CPU). Consequently, a new model called l-distributions has been proposed in recent years. The main objective of this manuscript is to provide a summary of the state of the art regarding this model and to outline research perspectives aimed at improving its accuracy. Additionally, initial validations in concrete application cases using the MetImage (EUMETSAT, ESA) and TROPOMI (ESA) instruments will be presented in an appendix to the manuscript. The research perspective primarily involves combining tools from physics, statistics, or machine learning to optimize the weights involved in the l-distributions model. In preliminary application cases, this optimization step results in a maximum relative error of less than 0.5% compared to LBL calculations, with a computation time of 10 ms for a complete atmospheric calculation (1,200 values, one every 0.5 km). These results will need to be validated and generalized in future research to ensure that these research perspectives mature into validated methodologies.L'étude de l'atmosphère terrestre nécessite le traitement de données massives issues d'instruments de télédétection. Ce traitement permet d'estimer des variables thermophysiques telles que la température et les concentrations de différentes espèces. Pour obtenir ces informations, plusieurs étapes de traitement sont indispensables. L'une de ces étapes concerne le calcul de la transmissivité dans le but de résoudre l'Équation de Transfert Radiatif. En théorie, un calcul exact est possible en utilisant le modèle dit raie par raie (Line-by-Line, LBL). Cependant, ce modèle requiert un temps de calcul extrêmement élevé, ce qui le rend prohibitif pour les applications atmosphériques, où le nombre de raies à prendre en compte peut atteindre des millions. Pour cette raison, la méthodologie LBL est principalement utilisée comme référence pour valider des modèles visant à estimer la transmissivité avec la plus grande précision possible par rapport aux calculs LBL, et dans le moindre temps de calcul (CPU) possible. Ainsi, un nouveau modèle a été proposé ces dernières années, appelé l-distributions. L'objectif principal de ce manuscrit est de proposer un résumé de l'état de l'art de ce modèle, puis des perspectives de recherche afin d'en améliorer la précision. En complément, de premières validations dans des cas d'application concrets utilisant les instruments MetImage (EUMETSAT, ESA) et TROPOMI (ESA) seront proposées en annexe du manuscrit. La perspective de recherche consiste principalement à combiner des outils de physique et de statistiques, ou d'apprentissage automatique, pour optimiser les poids impliqués dans le modèle l-distributions. Dans les cas d'application préliminaires, cette étape d'optimisation conduit à une erreur relative maximale inférieure à 0,5 % par rapport au calcul LBL, avec un temps de calcul de 10 ms pour un calcul atmosphérique complet (1200 valeurs, une tous les 0,5 km). Ces résultats devront être validés et généralisés dans de futures recherches, pour que ces perspectives de recherches deviennent des méthodologies validées
Caractérisations structurale et des circulations fluides dans l'environnement des gisements de type discordance : exemple du gisement de Cigar Lake (Saskatchewan, Canada)
No full textThe Athabasca basin has been recognized since the 1970s as a strategic exploration target for Proterozoic unconformities-related uranium deposits. Known deposits and occurrences are spatially associated with syn- to post-Athabasca reactivated basement faults with intense hydrothermal clay-rich alterations. Intersections between these faults, acting as fluid conduits, and the Proterozoic unconformity is the main exploration guide for discovering new deposits. However, alteration intensity variations and mineralization quantities observed along these structures reveal differences in the hydrothermal fluids draining efficiency and the uranium mineralization deposition. While structural control and reactivation of these inherited structures are identified as essential parameters for fluid circulation and uranium deposition, the key geological factors that allow the transformation of impermeable structures into permeable ones remain unknown. To identify these factors, this thesis approach relies on the comparison between fertile and sterile fault zones, using the Cigar Main fault and his associated Cigar Lake deposit and the Cigar North fault and its mineralized occurrences. The specificity of this study is based on the structural and petrophysical analysis techniques used in the characterization of geological reservoirs and active geothermal systems to the fossil hydrothermal system of the Cigar Lake deposit environment. The study area scale structural analysis reveals a heterogeneous distribution of pre-uranium deformation controlled by various lithological contacts. This contrasting structural inheritage results in a preferential deformation focalisation on the Cigar North fault localized at lithological blocks interface. Due to the higher deformation accumulation, larger displacements, and tectonic reactivations increases, the Cigar North fault is interpreted as the principal, highly mature fault, while the Cigar Main fault is considered as a less mature secondary fault. This maturity difference is associated with in the morphological and mineralogical fault zones variations, which impact their petrophysical footprints and lead to specific hydraulic behaviors. These hydraulic behavior variations are related to the development of fracturing and hydrothermal alteration, which control the morphology of porous networks and the matrix hydraulic properties at sample scale. By reconstructing the evolution of these parameters through petrophysical paths and comparing them with the different alteration phases, these study identify the pre-, syn-, and post-uranium hydraulic evolution of the fault zones. The results of this study point the control of the initial structural inheritage on the development of pre-uranium fracturing and alteration in secondary faults as the key factor, which leads to the creation of effective drains for the circulation of a large amount of uranium-rich fluids and the deposition of economically ore bodies.La région du bassin de l'Athabasca est reconnue depuis les années 1970 comme une cible d'exploration stratégique pour les gisements d'uranium associés aux discordances protérozoïques. Les gisements et indices connus sont spatialement associés à des failles de socle réactivées syn- à post-Athabasca, le long desquelles d'intenses altérations hydrothermales argileuses sont observées. L'intersection entre ces zones de faille vectrices des circulations fluides et la discordance paléo-protérozoïque constitue le guide d'exploration principal pour la découverte de nouveaux gisements. Cependant, les variations de l'intensité des altérations et des quantités de minéralisations retrouvées dans ces structures, font apparaître une différence dans l'efficacité de ces conduits pour le drainage des fluides hydrothermaux et le dépôt des minéralisations uranifères. Si le contrôle structural et la réactivation de ces structures héritées sont identifiés comme des paramètres essentiels à la circulation de ces fluides et à la mise en place des gisements, les facteurs géologiques clefs permettant la transformation des structures imperméables en structures perméables sont encore inconnus. Afin de déterminer ces facteurs, cette thèse propose de comparer des zones de faille de fertilité en minéralisations uranifères contrastée, en prenant pour exemples la faille de Cigar Main contenant le gisement de Cigar Lake et la faille de Cigar Nord et ses indices minéralisés. La spécificité de cette étude repose sur l'application de techniques d'analyses structurales et prétrophysiques employées dans la caractérisation des réservoirs géologiques et des systèmes géothermiques actifs, au système hydrothermal fossile mis en place dans l'environnement du gisement de Cigar Lake. L'analyse structurale réalisée à l'échelle de la zone d'étude met en avant la répartition hétérogène de la déformation pré-uranium contrôlée par des contacts lithologiques de natures différentes. Cet héritage structural contrasté a pour effet de focaliser préférentiellement la déformation sur la faille de Cigar Nord à l'interface entre deux blocs lithologiques. De par l'accumulation plus forte de la déformation, les déplacements plus importants et les réactivations tectoniques plus nombreuses, la faille de Cigar Nord est interprétée comme la faille principale à forte maturité et la faille de Cigar Main comme une faille secondaire moins mature. Cette différence de maturité est associée à des variations de la morphologie et de la minéralogie des zones de faille qui impactent leurs signatures pétrophysiques et conduit à des comportements hydrauliques spécifiques. Ces variations de comportements hydrauliques sont liées au développement de la fracturation et de l'altération hydrothermale, paramètres contrôlant la morphologie des réseaux poreux et les propriétés hydrauliques matricielles des échantillons. La reconstitution de l'évolution de ces paramètres au travers de trajets pétrophysiques et leur mise en parallèle avec les différentes phases d'altérations, a permis de retracer l'évolution hydraulique pré-, syn- et post-uranium des zones de faille. Les résultats de cette étude mettent en avant l'importance du contrôle de l'héritage structural initial sur le développement de la fracturation et de l'altération pré-uranium dans les failles secondaires, à l'origine de la création de drains efficaces pour la circulation d'une grande quantité de fluides enrichis en uranium et le dépôt de gisements d'importance économique
Étude conjointe expérimentale et théorique de la luminescence de composés ditriazolostilbènes en phase condensée
No full textWhile nowadays ubiquitous in a variety of optoelectronic applications, the development and the characterization of new organic solid state luminophores remains a challenge. In this context, the tetraphenylethylene (TPE), which fluorescence is enhanced in the solid state (Aggregation induced emission, AIE), even upon most functionalization, has become a widely popular moiety for solid state luminescent devices.By substituting two of the phenyl rings of the TPE by two azide rings, we developed a new heterocyclic ditriazolostilbene (DTS) core analog of TPE. This DTS core who unlike the TPE can be synthetized as a pure diastereoisomer, also shows AIE properties. Through a combined set of spectroscopic experiments, crystal structure resolution and quantum chemistry, we also show that the photophysical basis of these AIE properties is due to the flexibility at the excited state around the central C=C bond, allowing fast relaxation to the ground state via a conical intersection in solution, which is blocked in the solid.Double alkylation of this molecule to triazolium induces a large red-shift in emission, thanks to increased donor-acceptor character. Owing to counterion exchange, luminescence properties can be further tuned to reach a solid state emission maxima of 700 nm. The solid state properties of these bicationic compounds open possibilities for multiple applications in optoelectronics and bioimaging.The potential energy landscapes of those compounds in the excited state were also further studied by a combination of femtosecond transient spectroscopy and TD-DFT energy scan, allowing a rationalization of the excited state dynamics of this new family of compounds.Malgré de multiples applications potentielles notamment en optoélectronique, le développement et la caractérisation de nouveaux composés organiques émissifs à l'état solide reste difficile. Dans ce contexte, la molécule tétraphényléthylène (TPE), dont la fluorescence augmente lors du passage à l'état solide (émission induite par agrégation, AIE), et ce même après fonctionnalisation, est devenue une molécule plateforme très utilisée pour la réalisation de dispositifs luminescents à l'état solide.En substituant deux groupements phényles par deux azides, nous avons développé un nouveau coeur hétérocyclique ditriazolostilbène (DTS) analogue du TPE. Ce nouveau coeur DTS, qui, contrairement au TPE, peut être synthétisé sous forme diastéroéopure, présente aussi des propriétés d'AIE. En combinant de études spectroscopiques et computationnelles, en solution ainsi qu'à l'état solide, nous avons pu montrer que le phénomène photophysique à l'origine des propriétés d'AIE de la molécule est une rotation autour de la liaison centrale. Celle-ci permet une relaxation rapide vers l'état fondamental via une intersection conique en solution, mais dont l'accès est bloqué à l'état solide.La double alkylation de la molécule vers sa forme triazolium conduit à un grand déplacement bathochrome de l'émission grâce à une augmentation du caractère de transfert de charge. L'émission de ces composés peut être encore modulée par changement du contre-ion jusqu'à attendre un maximum d'émission à 700 nm. Les propriétés d'émission à l'état solide de ces composés bicationiques ouvrent des possibilités d'applications nombreuses en optoélectronique et en imagerie in vivo.La cartographie des surfaces d'énergie potentielle des états excités de ces composés a enfin pu être établie par une combinaison de spectroscopies ultrarapides et de scans d'énergie en TD-DFT, permettant une rationalisation des dynamiques à l'état excité de cette nouvelle famille de composés