ED Mathématiques et Informatique
Construction de modèles d'ordre réduit avec adaptation de maillage
par Ishak TIFOUTI (IMB - Institut de Mathématiques de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Salle de conférences 350 Cr de la Liberation, Talence, 33400, France IMB Bat A33, Salle de conférences
devant le jury composé de
- Nicolas BARRAL - Maître de conférences - Bordeaux INP - Directeur de these
- Tommaso TADDEI - Chargé de recherche - INRIA - CoDirecteur de these
- Anca-Claudia BELME - Maîtresse de conférences - Sorbonne Universite - Rapporteur
- Olga MULA - Full professor - University of Vienna - Rapporteur
- Frederic ALAUZET - Directeur de recherche - INRIA - Examinateur
- Luc MIEUSSENS - Professeur des universités - Bordeaux INP - Examinateur
- Masayuki YANO - Associate Professor - University of Toronto - Examinateur
- Virginie EHRLACHER - Professeure - Ecole des Ponts Paristech - Examinateur
De nombreuses applications scientifiques et d'ingénierie nécessitent la résolution de problèmes de mécanique des fluides numérique pour de multiples configurations. Pour ce genre de problème, il est important de réduire le coût marginal associé à une simulation donnée pour un intervalle de paramètres. La réduction de modèle (MOR: model order reduction) s'appuie sur une décomposition offline/online pour réduire les coûts marginaux. Dans la phase offline, on s'appuie sur des simulations haute-fidélité (hf) pour construire un modèle d'ordre réduit (ROM: reduced order model) pour approcher la solution sur l'intervalle des paramètres. La phase online, ou de déploiement, consiste à interroger le ROM pour de nouvelles valeurs du paramètre pour estimer la solution. On s'intéresse particulièrement à des procédures automatiques pour la phase d'apprentissage et de déploiement. L'approximation d'EDPs dominées par l'advection posent des problèmes fondamentaux aux méthodes de réduction de modèle a la pointe de l'état de l'art. Premièrement, en dépit d'avancées récentes en calcul haute performance et analyse numérique, les approximations hf nécessitent des ressources en calcul très importantes, réduisant le nombre de solutions (échantillons) utilisées pour construire le ROM. De plus, les méthodes d'approximation linéaires sont totalement inadaptées pour le traitement de discontinuités dépendant d'un paramètre, ce qui motive le développement d'approches non linéaires. Troisièmement, les techniques de MOR reposent sur la projection des équations sur un maillage hf unique, et repose donc sur l'hypothèse que ce maillage hf est précis pour tous les paramètres de l'intervalle. Pour des problèmes avec des chocs, des techniques de type Adaptive Mesh Refinement sont utilisées sur de larges portions du domaine conduisant à des maillages de tailles trop élevées. L'adaptation de maillage cherche à améliorer la précision des simulations numériques tout en réduisant le coût de calcul associé par l'optimisation automatique du maillage au cours du calcul. Plus précisément, dans les méthodes d'adaptation anisotropes, la taille et l'orientation des éléments sont modifiées pour minimiser un certain modèle d'erreur numérique, afin de garantir un maillage de taille optimale pour un certaine précision voulue. Un processus non linéaire est utilisé pour assurer la convergence du couple maillage/solution vers l'optimum pour le modèle d'erreur considéré. L'adaptation anisotrope est également capable de gérer des problèmes instationnaires avec des géométries complexes mobiles. L'objectif de la thèse est d'étudier une nouvelle technique de réduction de modèle intégrant adaptations anisotrope pour la résolution de problèmes non-linéaires dominés par l'advection, en particulier dans le cas d'écoulements aérodynamiques et hydrauliques. Les solutions de ces problèmes sont caractérisées par des chocs et discontinuités de contact dépendant de paramètres. Pour ce faire, des techniques de réduction de modèles avec recalage paramétrique seront combinées avec des techniques d'adaptation de maillage paramétrique. Le recalage paramétrique s'appuie sur une application paramétrique pour identifier et suivre les caractéristiques d'intérêt de la solution et ultimement améliorer les performances de méthodes de compression linéaires telles que la Proper Orthogonal Decomposition (POD). L'adaptation de maillage paramétrique désigne l'adaptation d'un maillage pour un certain nombre de configurations. Sous réserve que l'application paramétrique soit efficace pour suivre les caractéristiques mobiles de la solution, l'adaptation de maillage devrait permettre de réduire considérablement la taille des maillages en comparaison avec le raffinement uniforme (AMR), quelque soit la précision requise.
ED Sciences Chimiques
Exploration des couleurs structurelles induites par la structuration de surface et la composition en oxydes
par Julien CASTETS (ICMCB - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 10h00 - Amphithéâtre Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB), 87 Avenue du Dr Albert Schweitzer, 33600, Pessac
devant le jury composé de
- Glenna DRISKO - Directrice de recherche - Laboratoire de Chimie ENS de Lyon - Directeur de these
- Beniamino SCIACCA - Chargé de recherche - Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINaM), CNRS, UMR7325, Aix-Marseille University - Rapporteur
- Beatriz JULIáN-LóPEZ - Associate Professor - Institute of Advanced Materials (INAM) - Rapporteur
- Kevin VYNCK - Chargé de recherche - Institut Lumière Matière (iLM), UMR5306 - UCBL - CNRS - Examinateur
- Laurence CROGUENNEC - Directrice de recherche - Institut de Chimie de la Matière Condensée in Bordeaux (ICMCB) - Examinateur
- Julien LUMEAU - Directeur de recherche - Institut Fresnel, CNRS, Aix-Marseille Université - Examinateur
La perception de l'apparence d'une surface est définie par son interaction avec la lumière, ainsi que par la position relative de l'observateur et de la source lumineuse. Des couleurs structurelles vives sont observées dans la nature, résultant de structures dont l'échelle est comparable à celle des longueurs d'onde de la lumière visible. De nouvelles fonctionnalités optiques peuvent être obtenues dans des couches minces en contrôlant la structuration des diffuseurs à l'échelle nano/micrométrique. Ainsi, nous avons exploré la synthèse d'une couche de silice perforée désordonnée par dip-coating et chimie sol-gel. Les perforations, qui diffusent la lumière, se forment par adsorption d'eau dans le film induit par la salinité du film lors du dépôt dans un environnement humide. En ajustant les conditions de synthèse, la structure poreuse peut être modifiée, aboutissant à un degré d'organisation plus élevé des perforations. Nous avons exploré une autre approche pour produire des couleurs structurelles saturées, en menant une étude numérique et expérimentale de l'apparence angulaire de miroirs de Bragg composés d'une alternance de diélectriques, spécifiquement des couches de silice et de dioxyde de titane. Un miroir de Bragg est une structure photonique définie par la répétition périodique de paires de films minces, générant généralement des couleurs vives et iridescentes. Les couleurs angulaires générées par ces empilements sont étudiées par calcul des spectres de réflectance, tandis que des miroirs de Bragg fabriqués sont également caractérisés en fonction de l'angle d'incidence de l'illumination, permettant une comparaison entre mesures et simulations. De plus, le protocole de synthèse par dip-coating des couches est étudié afin de comprendre l'effet de petites variations d'épaisseur et d'indice de réfraction sur l'apparence des miroirs de Bragg. Enfin, nous avons exploré le revêtement d'un film mince dense par une couche poreuse structurée, ordonnée et désordonnée. Les morphologies de ces structurations sont analysées par AFM et MEB. Les deux structures sont caractérisées optiquement. Une diffusion de la lumière est observée pour la structure désordonnée, tandis qu'une diffraction est observée pour les structures ordonnées. Nous avons étudié l'impact de l'indice de réfraction et de l'épaisseur du film mince sur les phénomènes de diffusion et de diffraction de la lumière, à l'aide de simulations des spectres de réflectance comparées aux mesures optiques des matériaux fabriqués.
Lipopolymères biomimétiques et lipides stimulables pour moduler la perméabilité membranaire
par Rosanna LE SCOUARNEC (Acides nucléiques : Régulations Naturelles et Artificielles)
Cette soutenance a lieu à 9h00 - Amphi CRPP Centre de Recherche Paul Pascal (CRPP) 115 Avenue Schweitzer 33600 Pessac
devant le jury composé de
- Jeanne LEBLOND CHAIN - Chargée de recherche - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Andreas HEISE - Professor - Royal College of Surgeons - Rapporteur
- Paola LUCIANI - Full professor - University of Bern, Switzerland - Rapporteur
- Colin BONDUELLE - Directeur de recherche - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
- Martina STENZEL - Professor - University of New South Wales - Examinateur
- Jean-Christophe BARET - Professeur - Université de Bordeaux - Examinateur
Le transport de différents solutés à travers la membrane d'une vésicule est un élément essentiel pour construire une cellule synthétique ou des vecteurs thérapeutiques pour la nanomédecine. Dans la nature, cette diffusion à travers la membrane est souvent facilitée par des protéines ou par des dynamiques lipidiques bien particulières. Pour mieux contrôler la perméabilité d'une vésicule, les systèmes synthétiques, par exemple à base de polypeptides, sont particulièrement prometteurs, car ces polymères présentent des propriétés similaires aux protéines, notamment leur capacité à s'auto-assembler via des structures secondaires bien définies, ainsi que leurs propriétés stimulables, leur biocompatibilité et leur biodégradabilité. L'ancrage de ces polymères dans une membrane cellulaire peut ainsi être facilité via leur fonctionnalisation avec un lipide. Ces lipides sont d'ailleurs un autre levier pour contrôler la perméabilité d'une membrane, par exemple en élaborant des lipides stimulables, capables de générer une déstabilisation membranaire dans certaines conditions. Que ce soient des polymères ou des lipides, ces deux types de transporteurs synthétiques visent à être plus robustes, mais à conserver la réactivité et la réversibilité des modèles naturels. Cette thèse explore la synthèse de polypeptides et de lipides stimulables, en particulier par la température, pour imiter le transport membranaire médié par des dynamiques membranaires de phospholipides ou de protéines. Nous avons d'abord créé des conjugués lipide-polyproline qui ont pu être ancré dans des liposomes et dans lesquels ils induisent une séparation de phase réversible avec la température. Ces modifications membranaires entrainent une perméabilité des liposomes à différentes échelles (micro- et nanométrique) et permet le relargage de molécules cargos allant jusqu'à la taille de protéines. Ces polymères ont ensuite été combinés à des lipides sensibles au pH pour obtenir des vésicules dont la perméabilité peut être modulée par plusieurs stimuli. L'étude de ces lipides stimulables a ensuite guidé la conception de nouvelles structures sensibles aux cations métalliques dont l'influence sur la perméabilité membranaire a été testée.