Cette thèse porte sur l'exploration de différentes phases topologiques présentes dans des hétérostructures à base de mercure, cadmium et tellure (HgCdTe). Ces systèmes sont de parfaits cas d'études des états topologiques dans la matière condensée. En effet, leur structure de bande peut aisément être modifiée d'inversée à non-inversée par le biais de paramètres internes ou externes. Lorsqu'un système présente une structure de bande inversée, il a une topologie non triviale. Il est impossible de modifier cet ordre topologique sans fermer son gap, ce qui inévitablement entraîne l'apparition de particules sans masse dans son volume. Un système présentant une structure de bande inversée et un gap d'énergie finie dans lequel se trouve le niveau de Fermi, est appelé isolant topologique. Ce nouveau type de matériau est isolant dans son volume, mais abrite des états métalliques sans gap sur ses bords. Ces derniers ont une relation de dispersion linéaire et sont protégés des effets liés au désordre et de la rétrodiffusion par des impuretés non magnétiques. Ces états particuliers apparaissent à l'interface de matériaux présentant des ordres topologiques différents. Ainsi, un isolant topologique 2D se caractérise par des canaux 1D de conductance polarisés en spin à ses bords, alors qu'un isolant topologique 3D accueille des fermions de Dirac 2D, polarisés en spin, aux surfaces.L'existence de fermions sans masse 2D et 3D a déjà été démontrée expérimentalement. Cependant, la transition de phase topologique durant laquelle apparaissent les particules sans masse n'a que très peu été explorée. Il est possible de modifier la structure de bande de HgCdTe d'inversée à non inversée par le biais de la composition chimique, la pression, la température ou le confinement quantique. Ces paramètres permettent ainsi de sonder le système au voisinage de différentes transitions de phase topologiques. Dans ce travail, l'utilisation de la température comme paramètre d'ajustement continu du gap permet d'étudier au point de transition de phase l'apparition de fermions semi-relativistes de Dirac (2D) et de Kane (3D) ainsi que leurs propriétés.Les systèmes étudiés au cours de ces travaux de recherche sont des cristaux massifs de Hg1-xCdxTe et des puits quantiques HgTe/CdTe présentant des structures de bandes inversées et non inversées, ainsi que des couches minces de HgTe contraintes pouvant être considérées comme des isolants topologiques 3D ayant un confinement quantique résiduel. Tous ces systèmes possèdent des propriétés topologiques. L'interprétation des résultats s'appuie sur les prédictions théoriques basées sur le modèle de Kane. En annexe, une vue d'ensemble des puits quantiques composites InAs/GaSb, structures également identifiées comme isolants topologiques, est présentée, comportant les résultats préliminaires obtenus sur ces dernières.Toutes les structures ont été étudiées par magnétospectroscopie en transmission dans les domaines de fréquence terahertz et infra-rouge moyen à l'aide d'un dispositif expérimental spécifiquement conçu pour permettre des mesures sur une large plage de températures.

Cette thèse s’intéresse à l’exaltation du signal Raman sur des nanomatériaux cuivrés. Des couches minces d’épaisseur de cuivre variable ont été préparées et étudiées avant et après oxydation dans l’air à des températures inférieures à 200°C. Leur microstructure a été caractérisée par microscopies MEB et AFM. L’épaisseur des couches de cuivre et d’oxyde cuivreux a été mesurée localement par ces techniques, et comparée aux résultats d’études spectroscopiques par ellipsométrie et absorption UV-visible. Une modélisation des spectres d’absorption UV-visible, basée sur des calculs d’interférences à partir des équations de Fresnel, permet de déterminer à la fois les épaisseurs des couches et leurs indices de réfraction. L’étude Raman de ces échantillons permet de discuter et de quantifier le phénomène d’exaltation Raman par interférences (IERS). D’autres échantillons nanostructurés à base de cuivre, recouverts de graphène monofeuillet, ont été étudiés. Les variations d’intensité Raman du graphène sont discutées en termes d’IERS. La dernière partie du manuscrit est consacrée à l’étude du signal SERS de molécules déposées sur des substrats commerciaux nanostructurés d’or, et à leur évolution après avoir recouvert ces substrats d’une couche mince de cuivre.

Cette thèse traite de la manipulation de l'énergie dans trois systèmes quantiques ouverts différents dans la limite de couplage faible système-environnement, et leurs dynamiques respectives sont décrites par une équation maîtresse quantique markovienne. Dans le premier chapitre, le calcul d'une telle équation est réalisé pour un système particulier, et diverses notions de thermodynamique quantique sont introduites. Pour le premier système physique, on analyse le transport d'énergie le long de chaînes atomiques (entre 2 et 7 atomes) soumises à un rayonnement de corps noir proche de la température ambiante. Il est montré que l'efficacité du transport peut atteindre des valeurs remarquables, surpassant 100% et atteignant jusqu'à 1400% dans certaines configurations. De plus, lorsque l'efficacité est amplifiée, la portée du transport est également considérablement augmentée. Le chapitre suivante traite aussi du transport d'énergie dans des chaînes atomiques. Le système quantique est placé à l'interface d'un isolant topologique photonique (ITP), qui supporte un plasmon polariton de surface (PPS) insensible à la réflexion. Le PPS se propage le long de la chaîne atomique et assiste le transport d'énergie. La comparaison est faite entre PPSs réciproque et unidirectionnel en termes d'efficacité du transport, et il est démontré que ce dernier produit une meilleure efficacité, de plus d'un ordre de grandeur. De surcroît, divers aspects pratiques dus aux propriétés des ITPs sont mis en avant, notamment la robustesse du transport d'énergie en présence de défauts sur le parcours du PPS. Enfin, un système quantique immergé dans un champ électromagnétique hors équilibre thermique est étudié. Il est composé d'un système à trois niveaux d'énergie, jouant le rôle de machine thermique quantique à absorption, ainsi que de N atomes à deux niveaux ("qubits") qui sont affectés par l'action de la machine. Il est montré que la machine est capable de délivrer des tâches thermiques d'intensité significative sur les qubits, y compris lorsque leur nombre augmente. De plus, il est mis en évidence qu'en raison d'interactions qubit-qubit, les tâches réalisées par la machine sont distribuées parmi l'ensemble du système des qubits en interaction, de sorte que dans certains cas, même les qubits complètement découplés de la machine subissent une modification de température considérable. Ce mécanisme de distribution des tâches est analysé à travers les corrélations entre différentes partitions du système quantique. Par ailleurs, le contrôle des tâches thermiques est également discuté.

Different intracellular delivery systems of bioactive compounds have been developed, including cell-penetrating peptides. Although usually nontoxic and biocompatible, these vectors share some of the general drawbacks of peptides, notably low bioavailability and susceptibility to protease degradation, that limit their use. Herein, the conversion of short peptide sequences into poly-a-amino-g-lactam foldamers that adopt a ribbon-like structure is investigated. This template is used to distribute critical cationic and/or hydrophobic groups on both sides of the backbone, leading to potent short, cell-permeable foldamers with a low positive-charge content. The lead compound showed dramatically improved protease resistance and was able to efficiently deliver a biologically relevant cargo inside cells. This study provided a simple strategy to convert short peptide sequences into efficient protease-resistant cell-penetrating foldamers.

The invention relates to a wire stub antenna for transmitting a sequence of radio-frequency (RF) magnetic field pulses as part of a nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and/or imaging method, said wire stub antenna comprising a plurality of strands extending at least partially in a direction Z in an orthogonal reference system having an axis z defined by direction Z, said strands being disposed such that the currents passing through the strands of each antenna have the same intensity at the same position along axis z.

Recent theoretical advances in the mean-field theory of hard-sphere glasses predict the existence of the so-called Gardner transition, an ergodicity breaking transition that takes place deep in the glass phase. In hard-sphere glasses, this transition is crucial to make theoretical predictions for the jamming transition occurring at higher densities. Our goal is to determine if the Gardner transition is also a crucial element to understand the low temperature behaviour of soft glasses. We use two complementary theoretical approaches: a mean-field study of a soft glassy model in the limit of infinite dimensions, combined to a numerical investigation of the transition in a simple three-dimensional soft glass-former. Analytical results confirm the existence of the Gardner transition even in soft glasses. Numerical investigations of three-dimensional soft glasses are in progress, and preliminary results are surprisingly more difficult to interpret than originally expected.

Silica exists under a number of different forms, either crystalline or vitreous. The density of silica glass is about 5% lower than that of cristobalite and 20% lower than that of quartz, two crystals of the same chemical composition. Further, vitreous silica can be permanently densified under high pressure and high temperature by more than 20%, keeping an amorphous structure. What is the origin of these differences at the microscopic scale ? We will first review our knowledge of the structure of silica glass : the basic element of the structure is a SiO4 tetrahedron as in crystals, but the angles between tetrahedra are irregular. Then, results of experiments for silica glass under compression will be presented. Under pressures in the GPa range, the results depend drastically on the fluid used as a pressure-transmitting medium for the compression : while the volume of the silica sample changes dramatically in argon, only a very small decrease in size is observed under helium. This shows that helium penetrates inside silica, the open and flexible structure of the glass allowing gas atoms to distend the network, the same way a porous material deforms upon fluid adsorption. Furthermore, a fine quantitative analysis of the behavior of the Raman modes in function of pressure shows that changes in force constants between atoms and bond angles between tetrahedra in the network occur simultaneously.