Mechanical properties of nanotubes of polyelectrolyte multilayers

The elastic properties of nanotubes fabricated by layer-by-layer (LbL) assembly of polyelectrolytes in the nanopores of polycarbonate track-etched membranes have been investigated by resonant contact Atomic Force Microscopy (AFM), for nanotube diameters in the range of 100 to 200 nm. The elastic modulus of the nanotubes was computed from the resonance frequencies of a cantilever resting on freely suspended LbL nanotubes. An average value of 115MPa was found in air for Young's modulus of these nanostructures, well below the values reported for dry, flat multilayers, but in the range of values reported for water-swollen flat multilayers. These low values are most probably due to the lower degree of ionic cross-linking of LbL nanotubes and their consequently higher water content in air, resulting from the peculiar mode of growth of nanoconfined polyelectrolyte multilayers

Étude de surfaces nanostructurées (applications à la spectroscopie Raman exaltée de surface et à la résonance de plasmons localisés)

Cette recherche porte sur la réalisation, la caractérisation et l optimisation de surfaces nanostructurées comme substrats pour la spectroscopie Raman exaltée et la résonance de plasmons de surface. Plusieurs voies sont proposées et comparées. La première s intéresse au greffage de nanoparticules d or et d argent sur des supports préalablement fonctionnalisés. Cette approche de type top-down nous permet de mettre en évidence les conditions optimales pour obtenir une monocouche homogène et dense de nanoparticules. Les courbes d extinction et les facteurs d exaltation sont quantifiés et modélisés avec des temps de fabrication minimisés. La seconde voie étudiée, de type bottom-up consiste à synthétiser des nanostructures par dissolution-déposition de films minces d or ou d argent, ces derniers étant réalisés par dépôt physique en phase vapeur. Ce procédé s appuie sur l optimisation de cycles d oxydation-réduction qui permet de concevoir successivement des films rugueux et des nanostructures métalliques. La présence de ces nanostructures et de nano cavités sur les substrats est appréciée et mesurée par microscopies à force atomique et à balayage. La limite de détection de molécules par spectrométrie Raman est ainsi évaluée et comparée aux valeurs rapportées dans la littérature. Les conditions optimales déterminées à partir des courbes d extinction et de diffusion Raman permettent de converger vers un protocole de fabrication fiable et reproductible. Pour finir, le greffage de nanoparticules a été réalisé sur fibres optiques et la sensibilité de la résonance des plasmons de surface localisés (LSPR) est évaluéeThe objectives of this work are the realization, characterization and optimization of nanostructured surfaces, e.g. substrates for the surface-enhanced Raman spectroscopy and the surface plasmon resonance. Several main contributions were performed. The first one is based on the grafting of silver and gold nanoparticles on functionalized supports. Our bottomup approach enabled us to highlight the optimal conditions to obtain a mono-layer of nanoparticles, with homogeneous distribution and an important density. The curves of extinction and factors of exaltation were quantified and modeled. Also, the manufacturing time was optimized. The second contribution, which is based on a top-down approach, consists of making nanostructures by electro erosion of a thin film of silver or gold, carried out by physical deposit in vapor phase. This procedure, which relies on the optimization of oxidation-reduction cycle (ORC), was employed to realize rough films and metal nanostructures. The presence of nanostructures and the nano cavities on the substrates were confirmed by scanning electron microscopy (SEM) atomic force microscopy (AFM). The limit of detection by Raman spectrometry was evaluated at 1nM. The optimal conditions obtained from the curves of extinction and Raman scattering made it possible to converge towards a reliable and reproducible manufacturing protocol. The third contribution is the deposit of nanoparticles on optical fibers in order to evaluate the sensitivity of the localized surface plasmon resonance (LSPR)NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocNANTES-BU Technologie (441092105) / SudocSudocFranceF

Modélisation, réalisation et caractérisation d'un capteur plasmonique à fibre optique (effets de la rugosité, des réactions de surface et de la cinétique dans un système microfluidique)

Actuellement une forte demande existe pour des dispositifs de détection chimique et biochimique en temps réel, miniatures, automatisés, bon marchés, et tout particulièrement pour l étude des interactions biomoléculaires. Les capteurs à fibre optique basés sur la résonance plasmon de surface (FO-SPR) peuvent répondre à cette attente sous réserve que leur fiabilité soit améliorée. En effet, pour rendre ces capteurs performants et compétitifs, il est nécessaire d améliorer leur sensibilité et leur limite de détection. L objectif de notre travail a consisté à optimiser la performance du capteur à fibre optique basé sur la résonance plasmon de surface. Pour atteindre cet objectif, nous avons réalisé et étudié d une part des fibres capteurs réalisées au laboratoire, et d autre part, nous avons développé un modèle numérique qui nous a permis de déterminer les valeurs optimales des paramètres géométriques et physiques ajustables du capteur. Ainsi, des caractérisations de la surface métallique ont été réalisées afin d en déterminer la rugosité et les permittivités diélectriques complexes puis d en étudier l influence sur la réponse du capteur FO-SPR. Finalement, le capteur a été utilisé dans une cellule microfluidique ce qui nous a permis de suivre en temps réel l évolution de la réponse SPR en fonction de la cinétique des réactions de surface. L implémentation de notre modèle numérique avec des paramètres cinétiques issus des mesures expérimentales met en évidence la capacité du capteur SPR à fibre optique à répondre aux attentes dans le domaine de la détection biochimique.In the last decade, the surface plasmon resonance (SPR) has become a very sensitive technique for real-time detection in many application areas: chemistry, environmental studies, biological systems, etc. Considering the optic-fiber concept and the important needs for analyzing biomolecular reactions through automated and miniaturized components, optical fiber sensors based on the SPR technique are becoming the first choice in the field of sensing of different chemical and biochemical applications. However, such sensor does not provide yet reasonably high value of performance for an efficient detection fulfilling those needs. Therefore, an improvement of the values of performance parameters, like sensitivity and detection limit, is required. In the present work, the effect of key design factors on the response of the sensor is studied. To be done, we first manufactured optic-fiber sensor for conducting experiments and evaluating sensor s responses in particular. We also developed a tool to perform numerical response curves in conjunction with the experimental results to set up sensor s suitable framework. Furthermore, experimental characterizations of the deposited metallic layer have been investigated to evaluate the effect of the roughness and other parameters (dielectric constant, thickness...) of the metallic layer on sensor s responses. By comparing the experimental results with the simulated curves, a study is carried out in order to validate our numerical tool. On the other hand, the valid tool is then used to define the optimal geometry of a reliable sensor using numerical parametric simulation. Finally, microfluidic system associated with optic-fiber sensor based on SPR is accomplished for monitoring in real-time the variation of sensor s responses at each kinetic reaction occurring at the surface. Thereby, the introduction of kinetic parameters produced by experimental measurement into our numerical model enables us to demonstrate the potential of optic-fiber sensor based on SPR for biological analysis purposes.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocSudocFranceF

Roughness effect on the SPR measurements for an optical fibre configuration: experimental and numerical approaches

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Simulation aux grandes échelles d'écoulements diphasiques turbulents à phase liquide dispersée

Les écoulements diphasiques turbulents sont présents dans de nombreux systèmes industriels (moteur à piston, turbines à gaz, moteurs fusée...). La compréhension fine de telles configurations s'avèrent de nos jours nécessaire pour limiter notamment les émissions de polluants et de gaz à effet de serre, et la consommation des énergies fossiles. Nous nous intéressons ici à la simulation aux grandes échelles des écoulements diphasiques turbulents, permettant de capturer une large partie du spectre de la turbulence, et ainsi être capable de prédire des phénomènes instables ou transitoires. La phase dispersée est ici modélisée par une approche eulérienne, en raison de ses avantages dans le contexte du calcul haute performance. Le travail de cette thèse a consisté à étendre le formalisme eulérien existant dans le code AVBP à la simulation de sprays polydisperses dans des écoulements turbulents. Pour cela, le Formalisme Eulérien Mésoscopique (FEM) a été couplé à une approche Multi-fluide. Cette nouvelle approche, intitulée Formalisme Eulérien Mésoscopique Multi-fluide (FEMM), a été évaluée sur des cas simples canoniques, permettant de bien caractériser le comportement autant en terme de dynamique turbulente que d'effets polydisperses. Les stratégies numériques disponibles dans le code de calcul AVBP sont aussi analysées, afin d'en cerner les limites pour la simulation eulérienne d'une phase liquide. Ce nouveau formalisme est finalement appliqué à la configuration aéronautique MERCATO, pour laquelle on dispose de résultats numériques obtenus avec d'autres approches (FEM et approche lagrangienne), et de résultats expérimentaux. Un accord satisfaisant avec l'expérience est montré pour toutes les approches, même si le FEM, monodisperse, obtient de moins bon résultats en terme de fluctuations. D'autres résultats expérimentaux s'avèrent nécessaires pour évaluer les approches et déterminer quelle est la plus prédictive pour cette configuration, notamment concernant la fraction massique de kerosene, autant en phase liquide qu'en phase gazeuse.Turbulent two-phase flows are encountered in several industrial devices (piston engine, gas turbine, rocket engine...). A fine understanding of such configurations is mandatory to face problems of pollutant emissions, greenhouse gas, and fossil fuel rarefaction. The Large Eddy Simulation seems to be a good candidate. This kind of simulation captures a wide part of turbulence spectrum, and thus allows to predict instabilities and transient phenomena. The dispersed phase is simulated using an Eulerian approach, which seems to be more suitable than lagrangian methods for High Performance Computing. The present work consists in the extension to polydisperse flows of the existing eulerian formalism in the AVBP code. The Mesoscopic Eulerian Formalism (MEF) is coupled with the Multifluid approach. This new formalism, called Multifluid Mesoscopic Eulerian Formalism, is evaluated on simple test cases, showing the ability of such approach to capture turbulent and polydisperse effects. Numerical strategies available in AVBP are also evaluated, in order to emphasize on their limiting aspects for the eulerian simulation of a dispersed phase. The new formalism is finally applied to the simulation of the aeronautical configuration called MERCATO. Several experimental results are available, as well as numerical results using FEM and lagrangian approach. Results show a good agreement between experiments and numerical results, even if FEM results are worse concerning the fluctuations. New experimental results are necessary to determine which is the best approach, especially in terms of liquid and gas kerosene mass fraction.TOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF

Elastic modulus of polypyrrole nanotubes

The first measurements of the tensile elastic modulus of polypyrrole nanotubes are presented. The nanotubes were mechanically tested in three points bending using atomic force microscopy. The elastic tensile modulus was deduced from force-curve measurements on different nanotubes with outer diameter ranging between 35 and 160 nm. It is shown that the elastic modulus strongly increases when the thickness or outer diameter of polypyrrole nanotubes decreases

Nanoscale Mapping of Multiple Lectins on Cell Surfaces by Single-Molecule Force Spectroscopy

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Accounting for Polydispersion in the Eulerian Large Eddy Simulation of the Two-Phase Flow in an Aeronautical-type Burner

International audienceA major issue for the simulation of two-phase flows in engines concerns the modeling of the liquid disperse phase, either in the Lagrangian or the Eulerian approach. In the perspective of massively parallel computing, the Eulerian approach seems to be more suitable, as it uses the same algorithm as the gaseous phase solver. However taking into account the whole physics of a turbulent spray, especially in terms of polydispersity, requires an additional modeling effort. The Mesoscopic Eulerian Formalism (MEF) accounts for the effect of turbulence on the dispersed phase, and was extended to the Large Eddy Simulation framework, but is limited to monodisperse flows. In Massot et al. 2004, The influence of poly- dispersity on resolved and unresolved turbulent motions of the disperse phase was highlighted, and a first model was proposed, based on size-conditioned statistics. Starting from this idea, a coupling between the MEF and the Multifluid Approach (MA) is proposed. The MA decomposes the Eulerian phase into several fluids classes called sections, and corresponding to size intervals. Each section uses then size-conditioned closures. The original idea of this work is to use the MEF closures independently in each section, taking into account the mean droplet size of this section. This new approach, called Multifluid Mesoscopic Eulerian Formalism (MMEF), is then able to capture polydispersion with associated size-conditioned turbulent dynamics. First, the importance of polydispersity and the ability of MMEF to capture it are highlighted with a 0D evaporation case and a 2D vortex case, showing its impact on dynamics in both size and physical spaces. Then, the MMEF is applied to the MERCATO configuration of ONERA. Results are compared to monodisperse Eulerian, Lagrangian and experimental results

Review of the implementation of public policy sport at the national level in Colombia and district 2015

El auge del Deporte en los últimos años ha generado un balance positivo en Colombia debido a los logros obtenidos por Deportistas de alto rendimiento en los Juegos Olímpicos, el fomento de la actividad física y el aprovechamiento del tiempo libre no solo en las instituciones educativas sino también implementándose en la mayoría de la población nacional, por consiguiente la importancia de determinar los efectos e impacto de la implementación de la política Publica del Deporte tanto a nivel nacional como distrital mediante la cual priorizan sus objetivos estratégicos en el fomento y promoción de la práctica deportiva, el fortalecimiento de la organización institucional y el posicionamiento y liderazgo Deportivo igualmente basándose en el Plan de gobierno ya que la asignación de los recursos para el sector deportivo es considerado gasto público como lo estableció la Constitución Política de Colombia.The rise of Sport in recent years has generated a positive balance in Colombia due to the achievements of high performance athletes at the Olympic Games, promoting physical activity and the use of leisure time not only in educational institutions but also implemented in most of the national population, hence the importance of determining the effects and impact of the implementation of public policy Sport at both national and district level by which prioritize its strategic objectives in the development and promotion of sport , strengthening of institutional organization and sports leadership positioning and also based on the government plan as the allocation of resources for the sports industry is considered public expenditure as established by the Constitution of Colombia