Excitons in quantum wells (QWs) based on group-III nitrides or ZnO are naturally indirect in real space, due to the strong internal electric field that exists along the growth axis. Within such excitons, the electron and hole are spatially separated, leading to (1) strong dipole moments and (2) long radiative lifetimes. Extensive studies of indirect excitons (IXs) in GaAs-based heterostructures have shown that a combination of these two features results in many interesting properties of IXs : they can propagate over large distances, they can be controlled in-situ by light or by external gate voltage, they can cool down to the lattice temperature before recombination, and form cold and dense gases of interacting bosons. Compared to traditional IXs in arsenide heterostrutures, IXs in GaN- or ZnO-based QWs have much larger binding energies and smaller Bohr radii. This allows exploring IX propagation up to room temperature, and over a much larger density range. Using spatially- and time-resolved photoluminescence experiments, we investigate the exciton transport in several QW samples based on GaN and ZnO. The IX emission is imaged, with spectral and temporal resolutions, along the sample plane. Therefore the corresponding spatial density profiles are obtained and monitored as a function of (i) temperature, (ii) the exciton density at the excitation spot, (iii) the substrate material and (iv) the excitation regime (continuous vs pulsed excitation). We provide a comprehensive analysis of the data combined with numerical modeling, and we show that the efficient propagation of IXs takes place in the high density regime where the in-plane disorder is efficiently screened by the dipole-dipole interaction. Under these latter conditions, exciton mobility is almost temperature-independent from 10K up to room temperature. This suggests that exciton-exciton interaction is by far the dominant scattering mechanism, compared to scattering by the interface disorder. However, exciton transport is maintained up to 300K only in the GaN/AlGaN QW that was epitaxially grown on a GaN substrate, since nonradiative processes dominate the transport in the case of a sapphire substrate, for which high densities of threading dislocations are present. We provide a detailed understanding of the physical mechanisms of IX transport and its temperature and density dependence, and we show that IXs in wide band-gap QWs constitute a promising system for the formation of collective bosonic states in semiconductors. Financial support : projects "INDEX" (FP7 PITN-GA-2011-289968) and "OBELIX" (ANR-15-CE30-0020-02).

Genome processing relies on the intracellular localization and dynamic assembly of higher-order nucleoprotein complexes. In bacteria, the mechanism of assembly for the most widespread partition systems, ParABS, responsible for active DNA segregation remains elusive. We have combined super-resolution, genome-wide, biochemical and modeling approaches to investigate quantitatively the formation of the nucleoprotein complex organized around the centromere-like sequences, parS. We found that the active confinement of nearly all ParB proteins around parS, observed at the single molecule resolution, relies on a network of synergistic interactions involving protein-protein and protein-DNA interactions. Our physico-mathematical modeling of ParB binding pattern revealed that ParB binds stochastically in the vicinity of parS over long distances. Based on our findings, and consistent with previous data, we propose a new model that relies on a nucleation and looping mechanism leading to the formation of a dynamic lattice for the partition complex assembly. We thus provide new bases to model the DNA segregation process. Our original assembly model may also apply to many unrelated proteins that self-assemble in superstructures through nucleation centers.

Genome processing relies on the intracellular localization and dynamic assembly of higher-order nucleoprotein complexes. In bacteria, the mechanism of assembly for the most widespread partition systems, ParABS, responsible for active DNA segregation remains elusive. We have combined super-resolution, genome-wide, biochemical and modeling approaches to investigate quantitatively the formation of the nucleoprotein complex organized around the centromere-like sequences, parS. We found that the active confinement of nearly all ParB proteins around parS, observed at the single molecule resolution, relies on a network of synergistic interactions involving protein-protein and protein-DNA interactions. Our physico-mathematical modeling of ParB binding pattern revealed that ParB binds stochastically in the vicinity of parS over long distances. Based on our findings, and consistent with previous data, we propose a new model that relies on a nucleation and looping mechanism leading to the formation of a dynamic lattice for the partition complex assembly. We thus provide new bases to model the DNA segregation process. Our original assembly model may also apply to many unrelated proteins that self-assemble in superstructures through nucleation centers.

Il est bien connu que divers solides amorphes ont de nombreuses propriétés universelles. L'une d'entre elles est la variation de la conductivité thermique en fonction de la température. Cependant, le mécanisme microscopique du transfert de chaleur dans le domaine de température supérieure à 20 K est encore mal compris. Simulations numériques récentes du silicium et de la silice amorphes montrent que les modes de vibration dans la gamme de fréquences correspondante (au-dessus de plusieurs THz) sont délocalisés. En même temps ils sont complètement différents des phonons acoustiques de basse fréquence, dits « diffusions ».Dans ce travail, nous présentons un modèle stable de matrice aléatoire d'un solide amorphe. Dans ce modèle, on peut faire varier le degré de désordre allant du cristal parfait jusqu'au milieu mou extrêmement désordonné sans rigidité macroscopique. Nous montrons que les solides amorphes réels sont proches du deuxième cas limite, et que les diffusions occupent la partie dominante du spectre de vibration. La fréquence de transition entre les phonons acoustiques et diffusons est déterminée par le critère Ioffe-Regel. Fait intéressant, cette fréquence de transition coïncide pratiquement avec la position du pic Boson. Nous montrons également que la diffusivité et la densité d'états de vibration de diffusons sont pratiquement constantes en fonction de la fréquence. Par conséquent, la conductivité thermique est une fonction linéaire de la température dans le domaine allant à des températures relativement élevées, puis elle sature. Cette conclusion est en accord avec de nombreuses données expérimentales. En outre, nous considérons un modèle numérique de matériaux de type de silicium amorphe et étudions le rôle du désordre pour les vibrations longitudinales et transverses. Nous montrons aussi que la théorie des matrices aléatoires peut être appliquée avec succès pour estimer la densité d'états vibrationnels des systèmes granulaires bloqués.

Ce travail a pour objet de synthétiser de nouveaux matériaux hybrides organiques-inorganiques, de types silsesquioxanes pontants. La structure locale et les propriétés de luminescence sont caractérisées en vue d’applications potentielles dans le domaine de la photonique durable comme les concentrateurs solaires.Dans ce contexte, trois familles distinctes de matériaux sont synthétisées, basées sur six précurseurs pouvant s’auto-assembler à travers des liaisons hydrogènes et dont les parties sililées peuvent être poly-condensées lors de la réaction sol-gel. Ces précurseurs diffèrent par leur sous structure organique i.e. 1) structure linéaire où la partie organique est basée sur le groupement malonamide (P2-m et P4-m); 2) structure linéaire dans laquelle un aromatique sépare deux groupements amide et/ou thioamide (P(UU), P(UT) and P(TT)) et 3) une structure à trois embranchements dont la partie organique est basée sur des groupements amides (t-UPTES (5000)).Les deux hybrides organiques inorganiques (M2-m et M4-m) résultant de l’hydrolyse condensation des précurseurs P2-m et P4-m sont synthétisés en présence de lanthanides. On étudie l’impact de la présence d’un ou deux groupes malonamides sur la structure locale et les propriétés de photoluminescence.Les hybrides organiques-inorganiques (H(UU), H(UT) and H(TT)) sont obtenus par hydrolyse condensation des précurseurs des précurseurs (P(UU), P(UT) and P(TT)). Des composés organiques modèles des trois sous structurels organiques sont également synthétisés. L’impact de la substitution du groupement urée par le groupement thio-urée sur la structure locale des modèles et des hybrides est étudié par spectroscopie vibrationnelle. Les mécanismes de compressions et les propriétés optiques des matériaux sont ensuite analysés à la lumière des différents types de liaisons hydrogènes (urée-urée, urée-thio-urée et thio-urée--thio-urée) mises en évidence dans ces composés.es hybrides basés sur les précurseurs t-UPTES(5000) sont synthétisés selon différentes stratégies. En changeant la concentration de HCl et d’eau ou en effectuant la synthèse dans un environnement contrôlé, on montre une amélioration des propriétés optiques de ce système, en particulier, le rendement quantique absolu et le coefficient d’absorption. De plus, les mécanismes de recombinaison responsables de l’émission sont étudiés à travers la comparaison entre les propriétés de luminescence des modèles organiques et inorganiques.Finalement, de par leur affinité pour les ions lanthanides les précurseurs P2-m and P4-m ont été dopés par des ions Eu3+. La structure locale des hybrides correspondants montre une coordination entre l’hybride et l’hôte. Grâce à un rendement quantique de luminescence très élevé pour ces matériaux, des concentrateurs solaires luminescents peuvent être développés présentant un maximum de rendement quantique absolu de 0.60+/-0.06 et un rendement de conversion optique de 12.3% dans la région spectrale (300-380 nm).

Malgré son impressionnant succès, le modèle standard de la physique des particules ne rend pas compte de toutes les observations expérimentales. De plus, des interrogations théoriques intrinsèques à sa formulation demeurent et requièrent des explications plus fondamentales. Par conséquent, au lieu d'être une théorie ultra-violette, le modèle standard doit plutôt être vue comme une description effective, valide à basse énergie, d'une théorie plus fondamentale et de la nouvelle physique devrait être introduite. On considère deux approches pour introduire la nouvelle physique. Dans la première, on étend le modèle standard avec seulement quelques nouveaux états en assumant que les états plus lourds sont découplés de l'échelle électro-faible. Cette approche est principalement phénoménologique car par hypothèse, les extensions que l'on considère sont une manifestation à basse énergie d'une théorie plus complète. On se concentre en particulier sur de nouveaux fermions car ils sont une prédiction commune à un ensemble de théories au delà du modèle standard fortement motivés. L'objet principal de cette approche est d'étudier l'effet de ces nouveaux fermions à la lumière des mesures récentes des couplages du Higgs. La seconde approche est plus théorique, elle est basée sur une théorie ultra-violette. On se concentre sur le modèles de Higgs composite qui ont pour vocation de résoudre le problème de hiérarchie de l'échelle électro-faible. Les modèles de Higgs composite étant réalisés dans le cadre d'un nouveau secteur fortement couplé constitué de nouveaux fermions fondamentaux, on étudie la dynamique non-perturbative avec le modèle de Nambu et Jona-Lasinio. On dérive par exemple dans ce contexte le spectre des résonances les plus légères que l'on pourra peut-être observer dans un proche futur au LHC ou à d'autre collisionneurs.