Comprendre et maîtriser le passage de type I à type II de puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur substrat de GaSb

Les antimoniures sont des semi-conducteurs III-V prometteurs pour le développement de dispositifs optoélectroniques puisqu'ils ont une grande mobilité d'électrons, une large gamme spectrale d'émission ou de détection et offrent la possibilité de former des hétérostructures confinées dont la recombinaison est de type I, II ou III. Bien qu'il existe plusieurs publications sur la fabrication de dispositifs utilisant un alliage d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) qui émet ou détecte à une certaine longueur d'onde, les détails, à savoir comment sont déterminés les compositions et surtout les alignements de bande, sont rarement explicites. Très peu d'études fondamentales sur l'incorporation d'indium et d'arsenic sous forme de tétramères lors de l'épitaxie par jets moléculaires existent, et les méthodes afin de déterminer l'alignement des bandes des binaires qui composent ces alliages donnent des résultats variables. Un modèle a été construit et a permis de prédire l'alignement des bandes énergétiques des alliages d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) avec celles du GaSb pour l'ensemble des compositions possibles. Ce modèle tient compte des effets thermiques, des contraintes élastiques et peut aussi inclure le confinement pour des puits quantiques. De cette manière, il est possible de prédire la transition de type de recombinaison en fonction de la composition. Il est aussi montré que l'indium ségrègue en surface lors de la croissance par épitaxie par jets moléculaires d'In(x)Ga(1-x)Sb sur GaSb, ce qui avait déjà été observé pour ce type de matériau. Il est possible d'éliminer le gradient de composition à cette interface en mouillant la surface d'indium avant la croissance de l'alliage. L'épaisseur d'indium en surface dépend de la température et peut être évaluée par un modèle simple simulant la ségrégation. Dans le cas d'un puits quantique, il y aura une seconde interface GaSb sur In(x)Ga(1-x)Sb où l'indium de surface ira s'incorporer. La croissance de quelques monocouches de GaSb à basse température immédiatement après la croissance de l'alliage permet d'incorporer rapidement ces atomes d'indium et de garder la seconde interface abrupte. Lorsque la composition d'indium ne change plus dans la couche, cette composition correspond au rapport de flux d'atomes d'indium sur celui des éléments III. L'arsenic, dont la source fournit principalement des tétramères, ne s'incorpore pas de la même manière. Les tétramères occupent deux sites en surface et doivent interagir par paire afin de créer des dimères d'arsenic. Ces derniers pourront alors être incorporés dans l'alliage. Un modèle de cinétique de surface a été élaboré afin de rendre compte de la diminution d'incorporation d'arsenic en augmentant le rapport V/III pour une composition nominale d'arsenic fixe dans l'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y). Ce résultat s'explique par le fait que les réactions de deuxième ordre dans la décomposition des tétramères d'arsenic ralentissent considérablement la réaction d'incorporation et permettent à l'antimoine d'occuper majoritairement la surface. Cette observation montre qu'il est préférable d'utiliser une source de dimères d'arsenic, plutôt que de tétramères, afin de mieux contrôler la composition d'arsenic dans la couche. Des puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur GaSb ont été fabriqués et caractérisés optiquement afin d'observer le passage de recombinaison de type I à type II. Cependant, celui-ci n'a pas pu être observé puisque les spectres étaient dominés par un niveau énergétique dans le GaSb dont la source n'a pu être identifiée. Un problème dans la source de gallium pourrait être à l'origine de ce défaut et la résolution de ce problème est essentielle à la continuité de ces travaux.

Ecological effects of flow and temperature regimes on fish communities in temperate rivers

Les organismes aquatiques sont adaptés à une grande variabilité hydrique et thermique des rivières. Malgré ceci, la régulation des eaux suscite des changements aux débits qui peuvent provoquer des impacts négatifs sur la biodiversité et les processus écologiques en rivière. Celle-ci peut aussi causer des modifications au niveau des régimes thermiques et des caractéristiques de l’habitat du poisson. Des données environnementales et biologiques décrivant l’habitat du poisson existent, mais elles sont incomplètes pour plusieurs rivières au Canada et de faible qualité, limitant les relations quantitatives débit-température-poissons à un petit nombre de rivières ou à une région étudiée. La recherche menée dans le cadre de mon doctorat concerne les impacts de la génération d'hydroélectricité sur les rivières; soit les changements aux régimes hydriques et thermiques reliés à la régulation des eaux sur la variation des communautés ichtyologiques qui habitent les rivières régulées et naturelles au Canada. Suite à une comparaison d’échantillonnage de pêche, une méthode constante pour obtenir des bons estimés de poisson (richesse, densité et biomasse des espèces) a été établie pour évaluer la structure de la communauté de poissons pour l’ensemble des rivières ciblées par l’étude. Afin de mieux comprendre ces changements environnementaux, les principales composantes décrivant ces régimes ont été identifiées et l’altération des régimes hydriques pour certaines rivières régulées a été quantifiée. Ces résultats ont servi à établir la relation significative entre le degré de changement biotique et le degré de changement hydrique pour illustrer les différences entre les régimes de régulation. Pour faire un complément aux indices biotiques déjà calculés pour l’ensemble des communautés de poissons (diversité, densité et biomasse des espèces par rivière), les différences au niveau des guildes de poissons ont été quantifiées pour expliquer les divers effets écologiques dus aux changements de régimes hydriques et thermiques provenant de la gestion des barrages. Ces derniers résultats servent à prédire pour quels traits écologiques ou groupes d’espèces de poissons les composantes hydriques et thermiques sont importantes. De plus, ces derniers résultats ont servi à mettre en valeur les variables décrivant les régimes thermiques qui ne sont pas toujours inclues dans les études hydro-écologiques. L’ensemble des résultats de cette thèse ont des retombées importantes sur la gestion des rivières en évaluant, de façon cohérente, l’impact de la régulation des rivières sur les communautés de poissons et en développant des outils de prévision pour la restauration des écosystèmes riverains.

A státuszhierarchia hatása a csoport teljesítményére

A tanulmány a csoporton belüli státuszhierarchia kialakulásának és szerepének különböző értelmezéseit, magyarázatait mutatja be a csoportdinamika, szociológia és közgazdaságtan határmezsgyéjén mozogva, középpontban a státusz és teljesítmény viszonyának (az ún. Máté-effektus) kérdésével. A cikk rámutat a különböző értelmezési lehetőségek (privilégium, reputáció, hatalom és legitimitás) és a Mérei-féle többszempontú szociogram közötti párhuzamokra. Az elméleti összefoglalás végén sor kerül egy játékelméleti magyarázatra épülő tipológia bemutatására, melynek fő üzenete, hogy a szituációs feltételeknek megfelelően eltérő típusú státuszhierarchiák lehetnek hatékonyak. Jelentős külső és belső változások idején a csoport alkalmazkodásának elakadása a változás és stabilitás kettős követelményének való megfelelés nehézségeire vezethető vissza, ami a közhiedelemmel ellentétben nem csak a státuszhierarchia megmerevedésében ölthet testet (bár ez eléggé tipikus megnyilvánulási formája). A cikk ezt az értelmezési keretet esettanulmányos módszerrel finomítja tovább két különböző csoportszituációban végrehajtott, a státuszhierarchiára irányuló szervezetfejlesztési beavatkozás elemzése alapján. A cikk végén vezetőknek szóló gyakorlati javaslatok is megfogalmazásra kerülnek.

Experimentation of mitigation techniques to reduce the effects of permafrost degradation on transportation infrastructures at Beaver Creek experimental road site, Alaska Highway, Yukon

Les méthodes de design et de construction des routes développés dans le sud canadien ont maintenant besoin d’être adaptés aux environnements nordiques du pays afin de prévenir le dégel dramatique du pergélisol lors de la construction d’une nouvelle route. De plus, le réchauffement climatique occasionne présentement d’importants problèmes de stabilité des sols dans le nord canadien. Ces facteurs causent des pertes importantes au niveau des capacités fonctionnelles et structurales de l’Alaska Highway au Yukon sur un segment de plus de 200 km situé entre le village de Destruction Bay et la frontière de l’Alaska. Afin de trouver des solutions rentables à long terme, le ministère du transport du Yukon (en collaboration avec le Federal Highway Administration du gouvernement américain, Transports Canada, l’Université Laval, l’Université de Montréal et l’Alaska University transportation Center) a mis en place 12 sections d’essais de 50 mètres de longueur sur l’autoroute de l’Alaska près de Beaver Creek en 2008. Ces différentes sections d’essais ont été conçues pour évaluer une ou plusieurs méthodes combinées de stabilisation thermique telles que le drain thermique, le remblai à convection d’air, le pare-neige / pare-soleil, le remblai couvert de matières organiques, les drains longitudinaux, le déblaiement de la neige sur les pentes et la surface réfléchissante. Les objectifs spécifiques de la recherche sont 1) d’établir les régimes thermiques et les flux de chaleur dans chacune des sections pour les 3 premières années de fonctionnement ; 2) de documenter les facteurs pouvant favoriser ou nuire à l’efficacité des systèmes de protection et ; 3) de déterminer le rapport coûts/bénéfices à long terme pour chacune des techniques utilisées. Pour ce faire, une nouvelle méthode d’analyse, basée sur la mesure de flux d’extraction de chaleur Hx et d’induction Hi à l’interface entre le remblai et le sol naturel, a été utilisée dans cette étude. Certaines techniques de protection du pergélisol démontrent un bon potentiel durant leurs 3 premières années de fonctionnement. C’est le cas pour le remblai à convection d’air non-couvert, le remblai à convection d’air pleine largeur, les drains longitudinaux, le pare-soleil / pare-neige et la surface réfléchissante. Malheureusement, des problèmes dans l’installation des drains thermiques ont empêché une évaluation complète de leur efficacité.

Retrofit de systèmes de revalorisation de chaleur industrielle à basse température par optimisation exergo-économique

Ce projet porte, dans un souci d’efficacité énergétique, sur la récupération d’énergie des rejets thermiques à basse température. Une analyse d’optimisation des technologies dans le but d’obtenir un système de revalorisation de chaleur rentable fait objet de cette recherche. Le but sera de soutirer la chaleur des rejets thermiques et de la réappliquer à un procédé industriel. Réduire la consommation énergétique d’une usine entre habituellement en conflit avec l’investissement requis pour les équipements de revalorisation de chaleur. Ce projet de maitrise porte sur l’application d’optimisations multiobjectives par algorithme génétique (GA) pour faciliter le design en retrofit des systèmes de revalorisation de chaleur industrielle. L’originalité de cette approche consiste à l’emploi du «fast non-dominant sorting genetic algorithm» ou NSGA-II dans le but de trouver les solutions optimales entre la valeur capitale et les pertes exergétiques des réseaux d’échangeurs de chaleur et de pompes à chaleur. Identifier les solutions optimales entre le coût et l’efficacité exergétique peut ensuite aider dans le processus de sélection d’un design approprié en considérant les coûts énergétiques. Afin de tester cette approche, une étude de cas est proposée pour la récupération de chaleur dans une usine de pâte et papier. Ceci inclut l’intégration d’échangeur de chaleur Shell&tube, d’échangeur à contact direct et de pompe à chaleur au réseau thermique existant. Pour l’étude de cas, le projet en collaboration avec Cascades est constitué de deux étapes, soit de ciblage et d’optimisation de solutions de retrofit du réseau d’échangeur de chaleur de l’usine de tissus Cascades à Kinsley Falls. L’étape de ciblage, basée sur la méthode d’analyse du pincement, permet d’identifier et de sélectionner les modifications de topologie du réseau d’échangeurs existant en y ajoutant de nouveaux équipements. Les scénarios résultants passent ensuite à l’étape d’optimisation où les modèles mathématiques pour chaque nouvel équipement sont optimisés afin de produire une courbe d’échange optimal entre le critère économique et exergétique. Pourquoi doubler l’analyse économique d’un critère d’exergie? D’abord, parce que les modèles économiques sont par définition de nature imprécise. Coupler les résultats des modèles économiques avec un critère exergétique permet d’identifier des solutions de retrofit plus efficaces sans trop s’éloigner d’un optimum économique. Ensuite, le rendement exergétique permet d’identifier les designs utilisant l’énergie de haute qualité, telle que l’électricité ou la vapeur, de façon plus efficace lorsque des sources d’énergie de basse qualité, telles que les effluents thermiques, sont disponibles. Ainsi en choisissant un design qui détruit moins d’exergie, il demandera un coût énergétique moindre. Les résultats de l’étude de cas publiés dans l’article montrent une possibilité de réduction des coûts en demande de vapeur de 89% tout en réduisant la destruction d’exergie de 82%. Dans certains cas de retrofit, la solution la plus justifiable économiquement est également très proche de la solution à destruction d’exergie minimale. L’analyse du réseau d’échangeurs et l’amélioration de son rendement exergétique permettront de justifier l’intégration de ces systèmes dans l’usine. Les diverses options pourront ensuite être considérées par Cascades pour leurs faisabilités technologiques et économiques sachant qu’elles ont été optimisées.

Induction optimale d'hypothermie par ventilation liquidienne totale : validation expérimentale et projection à l'humain

La ventilation liquidienne totale (VLT) consiste à remplir les poumons d'un liquide perfluorocarbone (PFC). Un respirateur liquidien assure la ventilation par un renouvellement cyclique de volume courant de PFC oxygéné et à température contrôlée. Ayant une capacité thermique volumique 1665 fois plus élevée que l'air, le poumon rempli de PFC devient un échangeur de chaleur performant avec la circulation pulmonaire. La température du PFC inspiré permet ainsi de contrôler la température artérielle, et par le fait même, le refroidissement des organes et des tissus. Des résultats récents d'expérimentations animales sur petits animaux ont démontré que le refroidissement ultra-rapide par VLT hypothermisante (VLTh) avait d'importants effets neuroprotecteurs et cardioprotecteurs. Induire rapidement et efficacement une hypothermie chez un patient par VLTh est une technique émergente qui suscite de grands espoirs thérapeutiques. Par contre, aucun dispositif approuvé pour la clinique n'est disponible et aucun résultat de VLTh sur humain n'est encore disponible. Le problème se situe dans le fait de contrôler la température du PFC inspiré de façon optimale pour induire une hypothermie chez l'humain tout en s'assurant que la température cardiaque reste supérieure à 30 °C pour éviter tout risque d'arythmie. Cette thèse présente le développement d'un modèle thermique paramétrique d'un sujet en VLTh complètement lié à la physiologie. Aux fins de validation du modèle sur des ovins pédiatriques et adultes, le prototype de respirateur liquidien Inolivent pour nouveau-né a dû être reconçu et adapté pour ventiler de plus gros animaux. Pour arriver à contrôler de façon optimale la température du PFC inspiré, un algorithme de commande optimale sous-contraintes a été développé. Après la validation du modèle thermique du nouveau-né à l'adulte par expérimentations animales, celui-ci a été projeté à l'humain. Afin de réduire le temps de calcul, un passage du modèle thermique en temps continu vers un modèle discret cycle-par-cycle a été effectué. À l'aide de la commande optimale et du développement numérique d'un profil de ventilation liquidienne chez des patients humains, des simulations d'induction d'hypothermie par VLTh ont pu être réalisées. La validation expérimentale du modèle thermique sur ovins nouveau-nés (5 kg), juvéniles (22 kg) et adultes (61 kg) a montré que celui-ci permettait de prédire les températures artérielles systémiques, du retour veineux et rectales. La projection à l'humain a permis de démontrer qu'il est possible de contrôler la température du PFC de façon optimale en boucle ouverte si le débit cardiaque et le volume mort thermique sont connus. S'ils ne peuvent être mesurés, la commande optimale pour le pire cas peut être calculée rendant l'induction d'hypothermie par VLTh sécuritaire pour tous les patients, mais diminuant quelque peu les vitesses de refroidissement.

Zonage viticole des surfaces potentielles dans la valle centrale de Tarija, Bolivie.

La présente étude de zonage viticole a été faite dans la région de la vallée Central de Tarija(VCT), dans la ville de Tarija, au Sud de la Bolivie; une région avec plus de 400 années de tradition qui présente une vitiviniculture de haute qualité. La Vallée possède une surface total de 332 milles ha.; existant des vignobles entre 1660 y 2300 m.s.n.m. et dans ce rang d?altitude il existe 91 mille ha. avec un haut potentiel pour la culture de la vigne. Pour la détermination des surfaces homogènes de la région ont été considérés les aspects d?environnement avec l?aide d?images satellitaires, des cartes topographiques, des données climatologiques et des cartes géologiques ; pour déterminer les caractéristiques de la région pour la culture de la vigne. Au niveau climatique furent appliqués les indices du Système CCM Géo viticole développés par Tonietto & Carbonneau (2004), lesquelles considèrent des éléments thermiques (Indice Héliothermique), hydriques (Indice de sécheresse) et nictothermiques (Indice de Froid nocturne); nous avons identifié 8 types des climats différents dans toute la région. Dans les particularités du sol furent déterminés la morphologie et il a été géo référencié tous ses caractéristiques (analyses chimique et physique). S?ai fait une classification spécifique des critères de culture de la vigne pour déterminer l?aptitude du sol, en même temps ont été identifié les surfaces avec des limitants pour le conduit des vignobles. L?étude a pour objectif d?identifié les zones potentielles pour la culture de la vigne et de cette façon orienté son élargissement avec le support des politiques d?état et pertinente assistance technique au producteurs de cette région. MOTS CLES: Zonage ? grappe ? viticulture d?altitude ? altitude - Système CCM ? aptitude ? Bolivie

Régime thermique en période de maturation du raisin dans le géoclimat viticole.

Mots clés :indice de fraîcheur des nuits, amplitude thermique, Système CCM Géoviticole, zonage, qualité. Key words: cool night index, thermal amplitude, MCC System for World Viticulture, zoning, quality. RESUME Le régime thermique en période de maturation du raisin est l?une des variables déterminantes de la coloration du raisin et de la richesse en arômes, anthocyanes et polyphénols des vins. L?objectif du travail est de caractériser le régime thermique, notamment la fraîcheur des nuits et l?amplitude thermique au cours de la maturation, au niveau du climat viticole mondial, sur une base des données de 100 régions viticoles dans 30 pays, obtenue par l?intermédiaire de l?Organisation Mondiale de la Météorologie - OMM. Plusieurs indices climatiques viticoles ont été calculés: l?Indice de Fraîcheur des Nuits ?IF (ºC), l?Indice Héliothermique de Huglin ?IH (ºC) et l?Indice de Sécheresse ?IS (mm) du Système de Classification Climatique Multicritères Géoviticole, et l?amplitude thermique moyenne en août et septembre Aa-s (ºC). Egalement, sur la période véraison-récolte ?v-r(moyenne des 30 jours précédant la date de récolte, estimée sur la base d?un Indice Héliothermique de HUGLIN égal à 1.900 - approximatif pour la maturation du Cabernet-Sauvignon): la fraîcheur des nuits (FNv -r), la température moyenne de l?air (Tv-r), la température maximale de l?air (Txv-r) et l?amplitude thermique (Av-r). Les résultats montrent que IH est corrélé avec Tv-r (r=0,79**) et avec Txv-r (r=0,80**). IH représente donc bien les conditions thermiques générales de la période de maturation en ce qui concerne la température moyenne et maximale de l?air. Mais IH n?est pas corrélé ni avec Aa-s ni avec Av-r. Par contre, IF est corrélé avec Aa-s (r=-0,70**) et FNv-r est corrélé avec Av-r (r=-0,69**). Cette corrélation doit justifier, en partie, l?usage assez courant de l?amplitude thermique comme indicateur de bonnes conditions thermiques de maturation pour les régions qui présentent des valeurs élevées. Mais ce raisonnement peut amener à des caractérisations erronées. Le travail met en évidence, également, ?importance de considérer le bilan hydrique des régions (IS) dans l?analyse du régime thermique sur la qualité du raisin. On peut onclure que pour avoir une bonne caractérisation du régime thermique en période de maturation il faut considérer la fraîcheur des nuits (IF étant un bon indicateur de FNv-r moyen des régions, avec un r=0,80**), caractérisation qui peut être améliorée avec l?information des températures maximales et de sur 11l?amplitude thermique en période de maturation du raisin. Les éléments présentés peuvent servir à améliorer les indices climatiques pour estimer le potentiel qualitatif du raisin des différentes régions viticoles, notamment en complément de IF. ABSTRACT The thermal conditions during the grape ripening period are important variables related to colour of the grapes, anthocyanins, polyphenols and flavour of the wine. The main purpose of this work was to characterise the thermal conditions, especially the night coolness and the thermal amplitude during maturation, in the geoclimate of the world vine culture. A database of 100 grape-growing regions of 30 countries obtained from the World Meteorology Organisation (WMO) was used. Some climatic indexes were calculated: Cool Night Index ?IF (°C), Huglin?s Heliothermal Index ?IH (°C) and Dryness Index ?IS (mm), from the Multicriteria Climatic Classification System for World Viticulture, and the thermal amplitude in August and September Aa-s (°C). Over véraison-harvest period ?v-r(mean of the 30 days before harvesting date, estimated on the basis of HUGLIN Heliothermal Index equal to 1,900 ? approximately value to ripen Cabernet-Sauvignon) similar indexes were obtained: the cool night (FNv-r), the mean air temperature (Tv-r), the maximal air temperature (Txv-r) and the thermal amplitude (Av-r). The results showed that IH is positively correlated with Tv-r (r=0.79**), Txv-r (r=0.80)and IF (r=0.67**). Therefore, IH represents well the general thermal conditions during maturation period, specially concerning the mean and the maximal air temperature. owever, IH was correlated neither with Aa-s nor to Av-r. IF was negatively correlated with Aa-s (r= -0.70**) and FNv-r was negatively correlated with Av-r (r=-0.69**). The correlation to some extent explains the current use of the thermal amplitude to predict good ripening thermal conditions for those regions that show high values. As here we have described, this thinking may give incorrect results. This work has also showed the importance to consider the water balance of the regions (IS) in the effect of the thermal conditions in grape quality. We conclude that the characterisation of the thermal conditions during the ripening period do need the cool night index (in this case, IFis a good index to provide the mean FNv-r of the regions, r=0,80**). Factors other than cool night which influence this characterisation are both maximal air temperature and thermal amplitude data. The elements presented in this work, in addition to IF , may improve the climatic indexes to be used to predict the qualitative potential of grapes from different regions.