HAL Portal IOGS (nstitut d'Optique Graduate School)
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    Ultrafast Laser‐Induced Sub‐100 nm Structures on Tungsten Surfaces: Stretched Liquid Dynamics Insights

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    International audienceThe origin of high‐spatial‐frequency laser‐induced periodic surface structures, known as HSFLs, has always been a controversial topic. HSFLs of sub‐100 nm periodicity and sub‐20 nm amplitude are generated on tungsten by Ti:sapphire femtosecond laser irradiation under four different processing environments (ambient, air at 10 mbar, Ar at 10 mbar, and vacuum at 107^{−7} mbar). The topography and subtopography analysis together with two‐temperature model–molecular dynamics simulations reveal that HSFLs formation originates from laser‐induced thermal stresses, implying both surface tension and tensile forces are involved. The experimental observation of subsurface cavitation confirms a hydrodynamics‐based origin for these nanostructures

    Outiller les équipes enseignantes dans leurs discussions sur l'implantation de l'approche par compétences

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    International audienceThe desired or obligatory transition of several French university programs to the competency-based approach (CBA) confronts several teams of teachers with sometimes complex questions. These teams often do not have initial or continuing education in educational sciences and learning assessment, so an Activity Book has been developed to help them navigate this process. This communication focuses on the development of an accompanying Activity Book by an expert in educational assessment, a teacher in an engineering program and a professional designer. By respecting the steps for Research and Development (R&D) in social sciences proposed by Gall, Gall and Borg (2003), the different iterations of creation and tests are explained and the contributions of the different members of the conception team are described. During the process, two versions of the Activity Book were created (V1 and V2). The first version was tested during the annual workshop week of the Chaire de recherche-action sur l’innovation pédagogique de l’Institut Villebon George Charpak. For four full days, eight teams of 2 to 5 people used the V1 version of the Activity Book to accompany them in their work on transforming their program following the CBA. This first version was used in addition to a team of accompanying experts helping them negotiate each step. A V2 version was produced after this week. It is an improvement of the V1 version, which can be used by teams wishing to do it independently. In this communication, the contribution of each member of the design team is discussed, especially the role of the designer, since it was a novelty element in the design of such a tool. In the future, V2 will be available in paperless format and new tests with this new version are planned.Le passage souhaité ou obligé de plusieurs programmes universitaires français à l’approche par compétences (ApC) confronte plusieurs équipes de personnes enseignantes à des questions parfois complexes. Ces équipes n’ayant souvent pas de formation initiale ou continue en sciences de l’éducation et en évaluation des apprentissages, un Cahier d’activités a été développé afin de les aider à cheminer dans ce processus. La présente communication porte sur le développement d'un cahier d'accompagnement par une personne experte en évaluation des compétences, une personne enseignante dans un programme formant des ingénieures et des ingénieurs et une personne ayant une expérience de designer professionnel. En respectant les étapes pour un devis de recherche et développement en éducation proposées par Gall, Gall et Borg (2003), les différentes itérations de création et d’essais sont expliquées et les apports des différents membres de l’équipe sont décrits. Durant le processus, deux versions du Cahier ont été créées (V1 et V2). La première version a été mise à l’essai lors de la Semaine de la Chaire de recherche-action sur l’innovation pédagogique de l’Institut Villebon George Charpak. Durant quatre jours complets, huit équipes de 2 à 5 personnes ont utilisé la version V1 du Cahier pour les guider dans leurs travaux sur le passage à l’ApC dans leur programme. Cette première version était utilisée en complément d’une équipe de personnes accompagnatrices les aidant à négocier chaque étape. Une version V2 a été produite après cette semaine d’essai. Elle est une amélioration de la version V1, qui peut être utilisée par des équipes désirant le faire de façon autonome. Dans la communication, l’apport de chacun des membres de l’équipe responsable de la conception est discuté, particulièrement celui de la personne professionnelle en design, puisqu’il s’agissait d’un élément de nouveauté dans la conception d’un tel outil. Nous présentons aussi l’utilisation réelle qu’en ont faite les équipes de personnes enseignantes. Dans le futur, la V2 sera disponible en format dématérialisé et de nouveaux essais avec cette nouvelle version sont prévus

    Ingénierie de la réponse spectrale de résonance de Fano avec des métasurfaces non Hermitiennes en naviguant entre le point exceptionnel et l'état lié dans le continuum

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    International audienceWe address the engineering of Fano resonances and metasurfaces, by placing it in the general context of open non-Hermitian systems composed of coupled antenna-type resonators. We show that eigenfrequency solutions obtained for a particular case of scattering matrix are general and valid for arbitrary antenna radiative rates, thanks to an appropriate transformation of parametric space by simple linear expansion and rotation. We provide evidence that Parity-Time symmetry phase transition path and bound states in continuum (BIC) path represent the natural axis of universal scattering matrix solutions in this parametric coupling-detuning plane and determine the main characteristics of Fano resonance. Specifically, we demonstrate the control of asymmetry and sharpness of Fano resonance through navigation between BIC and PT-symmetric phase transition exceptional point. In particular, we demonstrate a fully symmetric Fano resonance in a system of two coupled bright and dark mode resonators. This result goes beyond current wisdom on this topic and demonstrates the universality of scattering matrix eigenfrequency solutions highlighted in our study. The validity of our approach is corroborated through comparison with experimental and full 3D numerical simulations results published in the literature making it thus possible to grasp a large body of experimental work carried out in this field. The detrimental impact of absorption losses on the contrast of the Fano resonance, which must be two orders of magnitude lower than the radiative losses, is also evidenced.Nous abordons l'ingénierie des résonances et des métasurfaces de Fano, en la plaçant dans le contexte général des systèmes ouverts non-Hermitiens composés de résonateurs de type antennes couplés. Nous montrons que les fréquences propres obtenues pour un cas particulier de la matrice de diffusion sont générales et valables pour des valeurs arbitraires des taux radiatifs des antennes, grâce à une transformation appropriée de l’espace paramétrique par une simple expansion et rotation linéaire (une simple similitude de conservation de forme en mathématiques).Nous démontrons que la trajectoire de transition de phase symétrie Parité-Temps et la trajectoire qui corresponde à un mode sombre appelé aussi état lié dans le continuum (bound state in the continuum - BIC) représentent les axes cachés naturels des solutions universelles de la matrice de diffusion dans ce plan paramétrique de couplage-désaccord de la fréquence de résonateurs qui déterminent les principales caractéristiques de la résonance de Fano Plus précisément, le contrôle de l'asymétrie et de la finesse de la résonance Fano obtenu par navigation entre la trajectoire BIC et le point exceptionnel correspondant à une transition de phase symétrie Parité-Temps a été démontré. En particulier, la résonance Fano est absolument symétrique lorsque le point opérationnel est situé sur la trajectoire de transition de phase symétrie Parité-Temps. Cette résonance Fano devient très asymétrique lorsque le point opérationnel s'éloigne de cet axe symétrie Parité-Temps et très étroite lorsqu'il se rapproche de l'axe BIC. En particulier, il a été mis en évidence la possibilité d'obtenir une résonance Fano absolument symétrique grâce à une ingénierie appropriée du couplage en champ proche et du désaccord de la fréquence des résonateurs. Ceci malgré l'utilisation de résonateurs avec des taux radiatifs significativement différents. Ce résultat va au-delà de l’état de connaissances actuelles sur ce sujet et démontre l'universalité des solutions de fréquences propres de la matrice de diffusion en raison de ses propriétés isométriques et homothétiques. Pour prouver la validité de l'approche t-CMT, les résultats analytiques ont été comparés aux résultats expérimentaux et ceux de simulations numériques 3D complètes publiés dans la littérature qui ont montré en bon accord avec ceux de notre modèle analytique.Une attention particulière a été apportée pour prendre explicitement en compte la nature ouverte du système en raison des propriétés de rayonnement des résonateurs plasmoniques. Il a été démontré que l’ingénierie des pertes radiatives est un facteur important qui détermine la finesse spectrale (le facteur de qualité Q) de la résonance Fano. Pour obtenir un Q~10 assez modeste, le niveau des pertes par absorption doit être inférieur de deux ordres de grandeur aux pertes radiatives. Ceci explique la difficulté inhérente à obtenir un comportement hautement résonant en utilisant des résonateurs plasmoniques dans le domaine optique et même dans le domaine THz supérieur, où les pertes ohmiques liées aux métaux sont importantes

    Caractérisation des schémas de masquage contre les attaques par canal auxiliaire en présence de glitches

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    Side-channel attacks threaten the security of cryptographic devices. This thesis presents innovative low-latency masking methods based on asynchronous logic to effectively protect hardware circuits. It also provides a thorough evaluation confirming the robustness of these solutions against side-channel attacks.Les attaques par canal auxiliaires menacent la sécurité des dispositifs cryptographiques. Cette thèse propose des méthodes innovantes de masquage à faible latence, basées sur la logique asynchrone, pour protéger efficacement les circuits. Elle présente une évaluation rigoureuse confirmant la robustesse des solutions face à ces attaques

    Correlated 0.01Hz-40Hz seismic and Newtonian noise and its impact on future gravitational-wave detectors

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    International audienceWe report correlations in underground seismic measurements with horizontal separations of several hundreds of meters to a few kilometers in the frequency range 0.01Hz to 40Hz. These seismic correlations could threaten science goals of planned interferometric gravitational-wave detectors such as the Einstein Telescope as well as atom interferometers such as MIGA and ELGAR. We use seismic measurements from four different sites, i.e. the former Homestake mine (USA) as well as two candidate sites for the Einstein Telescope, Sos Enattos (IT) and Euregio Maas-Rhein (NL-BE-DE) and the site housing the MIGA detector, LSBB (FR). At all sites, we observe significant coherence for at least 50% of the time in the majority of the frequency region of interest. Based on the observed correlations in the seismic fields, we predict levels of correlated Newtonian noise from body waves. We project the effect of correlated Newtonian noise from body waves on the capabilities of the triangular design of the Einstein Telescope's to observe an isotropic gravitational-wave background (GWB) and find that, even in case of the most quiet site, its sensitivity will be affected up to \sim20Hz. The resolvable amplitude of a GWB signal with a negatively sloped power-law behaviour would be reduced by several orders of magnitude. However, the resolvability of a power-law signal with a slope of e.g. α=0\alpha=0 (α=2/3\alpha=2/3) would be more moderately affected by a factor \sim 6-9 (\sim3-4) in case of a low noise environment. Furthermore, we bolster confidence in our results by showing that transient noise features have a limited impact on the presented results

    Hétérostructures 1D optiquement actives basées sur des molécules organiques ordonnées à l'intérieur de nanotubes diélectriques

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    Organic dyes (0D objects) are promising materials for various optical applications because of their intense light emission. However, they remain particularly sensitive to their chemical, dielectric and mechanical environment, which leads to instabilities in their structure and organisation, as well as strong disruption of their radiative channels. Among the many directions of research to stabilise organic dyes, one innovative strategy (2016-2020) is to encapsulate these emitting molecules in boron nitride nanotubes (BNNTs). The latter acts as a dielectric sheath that guarantees chemical protection, 1D alignment and a dielectric environment due to their crystallinity and large optical gap (>5.5eV). The main objective of this thesis was to measure and understand the impact of 1D confinement of one or more types of molecules encapsulated in BNNTs on the optical properties of Mol@BNNT systems. We therefore studied the fluorescence properties of Mol@BNNTs in the spectral, time and polarisation domains as a function of their composition. Mol@BNNTs were studied using three complementary types of sample : individual Mol@BNNTs on substrates, transparent polymer films containing Mol@BNNTs or a dispersion of Mol@BNNTs in organic or aqueous solvents. The first, bibliographical, chapter describes boron nitride nanotubes (BNNTs) and their specific features compared with other low-dimensional 1D and 2D materials. The second part deals with light-matter interaction in low-dimensional materials. Finally, the state of the art concerning the encapsulation of molecules in nanotubes, and more specifically in BNNTs, is presented. The second chapter describes the optical characterisation techniques used and the sample preparation protocols. Chapter 3 addresses the question of the impact of the organisation of α-sexithiophene molecules confined in BNNTs on their optical properties, in particular through the study of the polarisation of their fluorescence. Chapter 4 presents the different strategies explored during the thesis to modulate, post-encapsulation, the fluorescence signal of 6T@BNNTs along the axis of a BNNT. The first part is devoted to the origins of a post-encapsulation diffusion mechanism induced by the mechanical deformation of 6T@BNNTs. The second part examines the possibility of locally quenching fluorescence along a Mol@BNNT or a carpet of Mol@BNNTs by a photo-induced mechanism. Chapter 5 looks at the characterisation of the time-resolved fluorescence of these nanohybrids. These results initially led to the observation of a surprising decrease in the fluorescence lifetime of 6T molecules in BNNTs. This led us to study the dipolar interaction of single molecules as a function of their distance within BNNTs and to highlight a strong superradiance signature in these systems.Les colorants organiques (objets 0D) sont des matériaux prometteurs pour diverses applications optiques en raison de leur intense émission lumineuse. Cependant, ils restent particulièrement sensibles à leur environnement chimique, diélectrique et mécanique, ce qui engendre à la fois des instabilités dans leur structure, leur organisation et une forte perturbation de leurs canaux radiatifs. Parmi les nombreuses voies de recherche pour stabiliser les colorants organiques, une stratégie innovante (2016-2020) consiste à encapsuler ces molécules émettrices dans des nanotubes de nitrure de bore (BNNT). Ces derniers agissent comme une gaine diélectrique qui garantit à la fois la protection chimique, l’alignement 1D et l’environnement diélectrique, du fait de leur cristallinité et de leur grand gap optique (>5.5eV). L’objectif principal de cette thèse a été de mesurer et de comprendre l’impact du confinement 1D sur les un ou plusieurs types de molécules encapsulées dans les BNNT.Nous avons donc étudié les propriétés de la fluorescence des Mol@BNNT dans le domaine spectral, temporel et en polarisation en fonction de leur composition. Pour cela trois types d’échantillons complémentaires ont été étudiés : Mol@BNNT individuels sur substrats, dispersions de Mol@BNNT dans des matrices polyères films transparentes ou dans des solvants organiques. Le premier chapitre, bibliographique, décrit d’abord les nanotubes de nitrure de bore (BNNT) et leurs spécificités parmi les autres matériaux de basse dimensionnalité 1D et 2D. Une deuxième partie porte sur l’interaction lumière-matière dans les matériaux de basse dimensionnalité. Pour finir, un état de l’art concernant l’encapsulation de molécules dans les nanotubes, et plus précisément dans les BNNT sera apporté.Le deuxième chapitre décrit les techniques de caractérisation optique utilisées ainsi que les protocoles de préparation des échantillons. Le chapitre 3 aborde les questions relatives à l’impact du confinement des molécules de α-sexithiophène dans les BNNT sur leurs propriétés optiques, notamment à travers l'étude de la polarisation de leur fluorescence. Le chapitre 4 présente les différentes voies explorées pendant la thèse pour moduler, post-encapsulation, le signal de fluorescence des 6T@BNNT le long de l’axe d’un BNNT. Une première partie est consacrée aux origines d’un mécanisme de diffusion post-encapsulation induit par une déformation mécanique des 6T@BNNT. Puis une deuxième partie se focalise sur la façon d’éteindre localement la fluorescence le long d’un Mol@BNNT ou d’un tapis de Mol@BNNT par un mécanisme photo-induit. Le chapitre 5 porte sur la caractérisation de la fluorescence résolue en temps de ces nano-hybrides. Les interactions dipolaires de molécules uniques en fonction de leur distance au sein des BNNT sont étudiées pour mettre en lumière une signature forte de superradiance dans ces systèmes

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