Soutenances 2025

Dans le contexte mondial du vieillissement de la population et du besoin croissant d’implants, le développement de solutions matériau répondant à la fois à des critères stricts de biocompatibilité et de performances mécaniques est crucial. Pour répondre à ces défis, une nouvelle famille d’alliages a été développée, combinant deux concepts métallurgiques : la fabrication additive, avec notamment la fusion laser sur lit de poudre (L-PBF), ainsi que les alliages biocompatibles à éléments principaux multiples (MPEA). C’est donc dans cette idée d’innovation et de progrès que ce travail de recherche porte sur le système (Ti41.2Nb29.4Zr29.4)(1-x)MoxTax. Après une étape d’optimisation du procédé pour obtenir des matériaux aux propriétés optimales, deux nuances d’alliages ont été obtenues : Ti35Nb25Zr25Mo7.5Ta7.5 et Ti39Nb28Zr28Mo2.5Ta2.5 (TNZMT15 et TNZMT5). Ces alliages se distinguent par leurs excellentes propriétés mécaniques, notamment le TNZMT5, avec un module d’élasticité compris entre 55 et 77 GPa, bien inférieur à celui du titane et de ses alliages (110-120 GPa), et une limite d’élasticité supérieure à 1 GPa. Après post-traitement, une augmentation de la dureté et de la contrainte d’écoulement en compression est observée (recuit de durcissement). Cette amélioration des propriétés mécaniques est concomitante à la disparition des microségrégations issues des cellules de solidification initialement présentes dans le matériau après fabrication. La réponse biologique à court terme a été évaluée et a montré l’innocuité du TNZMT5, soulignant encore le fort potentiel des matériaux élaborés pour l’application visée.

Nous proposons une mesure du potentiel Casimir-Polder effectuée grâce à la diffraction d’un jet lent d’argon métastable au travers de nanoréseaux matériels. Nous présentons les modèles théoriques développés ainsi qu’une analyse détaillée des expériences réalisées. Nous proposons notamment la première mesure du potentiel Casimir-Polder validée par des critères d’analyse métrologique, ouvrant la voie vers une mesure métrologique du potentiel Casimir-Polder. De surcroît, nous introduisons une méthode de mesure impliquant la variation de l’angle d’inclinaison du nanoréseau et montrons qu’à l’aide de cette technique, nous sommes en mesure d’accroître notre sensibilité au potentiel Casimir-Polder.

Cette thèse présente la production d’un gaz quantique dégénéré de rubidium-87 dans le régime tridimensionnel (3D) ainsi que dans le régime quasi bidimensionnel (2D). Nous montrons que la géométrie du piège final dans l’expérience, i.e., le piège en forme de bulle, offre une plateforme pour étudier la dynamique d’un superfluide quasi-2D en rotation rapide. Le point de départ de cette étude est un superfluide confiné au fond du piège bulle, formé par l’habillage des atomes dans un champ magnétique quadrupolaire avec un champ à radiofréquence. Nous montrons qu’une fréquence de rotation élevée peut être atteinte dans ce piège en raison de sa nature anharmonique. Nous étudions le scénario de fusion, très bien expliqué par la théorie de Kosterlitz, Thouless, Halperin, Nelson et Young (KTHNY), dans un superfluide quasi-2D en rotation. Nous montrons la présence de la transition de la phase hexatique à la phase liquide à mesure que la fréquence de rotation du superfluide augmente. Afin de produire un superfluide, un condensat de Bose-Einstein est d’abord créé dans un piège hybride constitué d’un champ magnétique quadrupolaire et d’un faisceau laser très désaccordé vers le rouge, dont la position est optimisée pour rendre le transfert des atomes vers le piège bulle adiabatique. Nous présentons également une nouvelle technique d’imagerie non destructive mise en œuvre dans notre expérience afin de prendre plusieurs images en piège d’un superfluide au cours d’une séquence expérimentale.

La déformation plastique – irréversible – dans les matériaux cristallins est contrôlée par le mouvement et les interactions des défauts linéaires que sont les dislocations. À l’échelle macroscopique, les courbes de déformation sont continues, mais à petite échelle, elles présentent des stries. Le glissement plastique se produit de manière intermittente par des «sauts plastiques» – ou avalanches – dont l’intensité est généralement distribuée selon une loi de puissance. Ce comportement critique a été mis en évidence par des simulations 3D de dynamique des dislocations discrètes [1], [2], des simulations 2D de dynamique des dislocations [3], ou encore des mesures d’émission acoustique (EA) effectuées sur des métaux monocristallins ou sur la glace [4], [5]. Cependant, de nombreux aspects restent encore mal compris. Dans ce travail de thèse, nous associons des expériences originales (EA sur monocristaux de cuivre) à des simulations à l’échelle mésoscopique pour étudier, en particulier, la relation entre la signature temporelle des avalanches et la localisation plastique [6]. Ce travail se concentrera sur les simulations de DDD (dynamique des dislocations discrètes) pour capturer l’origine physique des avalanches plastiques. La technique DDD est l’une des rares techniques capables de simuler l’évolution des configurations de dislocations en lien avec la contrainte d’écoulement résultante. Nous proposons une étude systématique d’un grand nombre d’avalanches obtenues pour diverses microstructures initiales et conditions de chargement, ainsi qu’une analyse approfondie des statistiques des avalanches. Nous retrouvons un exposant de puissance dans la plage de 1,5 à 1,6, en accord avec les expériences. Les coupures des distributions d’avalanches sont influencées par la densité de dislocations, la vitesse de déformation et l’activité de glissement croisé. Ces résultats de simulation contribueront à l’interprétation des observations expérimentales. [1] B. Devincre, et al, Science 320, 1745 (2008) [2] Yinan Cui, Giacomo Po, and Nasr Ghoniem Physical Review B 95, 064103 (2017) [3] MICHAEL ZAISER (2006), Advances in physics 55: 1, 185-245 [4] Richeton, Weiss, Louchet, Acta Materialia,(2005) [5] Jérôme Weiss, Thiebaud Richeton, François Louchet, Frantisek Chmelik, Patrick Dobron, Denis Entemeyer, Physical review B 76, (2007), 224100 [6] C. Kahloun, G.Monnet, S. Queyreau, L.T. Le, P. Franciosi, International Journal of Plasticity 84, (2016), 277-298,