Doctorat
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Item Etude des écoulements des fluides visqueux chargés de Paraffine(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2024) Benhacene, Oussama; Boucetta, Rachid(Directeue de thèse)Les écoulements de fluides visqueux charges de paraffine, concernent plusieurs secteurs d'activité tels que l'industrie des hydrocarbures : la production et distribution de produits pétroliers, le transport des huiles par canalisation…etc. Le problème d'apparition de dépôts de paraffine lors de l'écoulement lorsque la température de l'environnement extérieur (où le brut est transporté) est inférieure à la température de cristallisation de paraffine. Ces dépôts engendrent l'obstruction partielle ou totale des pipelines, induisant ainsi un ralentissement ou un arrêt de la production. La nécessité de modéliser et d'optimiser le fonctionnement de ce moyen de transport constitue avant tout un impératif. Pour cela, nous avons modélisé l'écoulement ascendant des fluides visqueux chauds chargés de paraffine, dans un pipeline de section circulaire, en régime turbulent situé dans la zone de Blasius. En reprenant les équations fondamentales de la mécanique des fluides, transfert de chaleur et du transfert de masse. L'aspect hydrodynamique a constitué l'axe principal de la modélisation théorique du problème. Une forme adimensionnelle complète des principaux paramètres de l'écoulement est mise au point afin de montrer l'influence des principaux paramètres physiques en présence. Les relations constitutives sont données en fonction des différents paramètres de similitude adaptés à ce type d'écoulement, dont les principaux sont : nombre de Peclet, nombre de Nusselt et nombre de Reynolds. Le calcul numérique mené avec un algorithme, basé sur la méthode de Runge-Kutta d'ordre quatre. Les effets de la diffusion moléculaire, du cisaillement, de la porosité et la solubilité de paraffine ont été quantifiés et commentés. Il s'en est suivi une comparaison des résultats obtenus avec le modèle établiItem Elaboration et caractérisation de matériaux et nanomatériaux magnétiques(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2024) Gaci, Yacine; Aouaroun, Tahar(Directeur de thèse)Dans ce travail, nous avons étudié l'effet de la teneur en fer sur la structure, la morphologie et les propriétés magnétiques des poudres de (Ni synthétisées par méthode hydrothermale. Plusieurs échantillons ont été élaborés pour différentes teneurs en Fe (x=0, 3, 5, 7, 10 et 13,5). Les échantillons préparés ont été caractérisés par diffraction des rayons X (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB) et magnétométrie à échantillon vibrant (VSM). A partir des spectres XRD, nous avons montré la présence d’une phase majoritaire : cubique à face centrée (CFC). Le paramètre de réseau augmente avec l'augmentation de la teneur en Fe. La taille des grains varie également avec la teneur en Fe pour atteindre une valeur minimale de 32 nm pour le (Co 40 Ni 60 ) 90 Fe . A partir des courbes d'hystérésis, nous avons extrait l'aimantation de saturation, Ms, et la coercivité, Hc. Nous avons remarqué que Ms augmente puis diminue en fonction de la teneur en Fe. Les valeurs de Hc varient de 156 Oe à 186 Oe selon la forme des particules. 10 Nous avons par la suite étudié l’effet de l'hydroxyde de sodium sur la structure, la morphologie et les propriétés magnétiques des poudres de (Ni synthétisées par méthode hydrothermale. Nous avons préparé une série de 5 échantillons dans lesquels nous avons utilisé, pour l'élaboration, une quantité différente de NaOH pour chaque échantillon (1g, 3g, 5g, 7g et 9g). Les échantillons préparés ont été caractérisés par diffraction des rayons X (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB) et magnétométrie à échantillon vibrant (VSM). A partir des spectres XRD, nous avons montré la présence d’une phase cubique à face centrée (CFC) pour tous les échantillons. La taille des grains varie avec la teneur en NaOH pour atteindre une valeur minimale de 22 nm pour l'échantillon élaboré avec 3g de NaOH. A partir des courbes d'hystérésis, nous avons extrait l'aimantation de saturation, M S , et la coercivité, H C 2 60 Co 60 40 Co ) 100-x 40 . Les valeurs minimales de M , et H C se retrouvent pour le même échantillonItem Dynamique de spin et spin torque transfert dans les jonctions magnétiques(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Aissat, Djamel; Baadji, Nadjib(Directeur de thèse)Une étude théorique, basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) pour la structure électronique combinée avec le formalisme de la fonction de Green hors équilibre (NEGF) pour le transport électronique, a été utilisée pour déterminer les propriétés électroniques et magnétiques de l’antiferromagnétique L1 0 MnPt et les jonctions à base de MnPt, notamment Au/MnPt/S/Fe/Au, où S est la couche séparatrice, soit métallique (Au) ou isolante (MgO). On a pu montrer que le magnétisme de l’antiferromagnétique MnPt est corrélé à sa structure cristalline. Donc le MnPt peut être utilisé dans un dispositif piezo-spintronique. En plus on a étudié le transport électronique dans les jonctions à base de l’AFM MnPt et on a montré pour les jonctions Au/MnPt/Au/Fe/Au et Au/MnPt/MgO/Fe/Au présentent une GAMR de 30 %, et une TAMR de 32 % respectivement et par conséquent l’existence deux états logiques distincts et stables 0 et 1 correspondant respectivement aux deux configurations parallèle et perpendiculaire. On a montré aussi que dans la jonction antiferromagnétique avec un isolant comme séparateur (MgO), on peut passer de l’état logique 1 à l’état logique 0 par un stimulus externe, et cela est du au couplage d’échange inter couches non colinéaire, qui présente une barrière largement inférieure à celle de la jonction où le séparateur est métallique (Au). Ce dernier couplage combiné avec l’anisotropie magnétique représentent les ingrédients suffisants pour déterminer la dynamique de spinItem Synthesis and characterization of nanostructured(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Bouelkreb, Imane; Guittoum, Abderrahim(Directeur de thèse)Magnetic nanomaterials (MNMs) are of particular interest due to their unique properties that differ from their bulk counterparts, making them suitable for a wide range of applications, including data storage, environmental remediation, and biomedical fields. One class of magnetic nanomaterials that has received particular attention is transition metal nanoparticles (NPs), such as cobalt, iron and their alloys. The unique properties of cobalt and iron cobalt nanoparticles make them hold great potential for a variety of applications where ferromagnetic materials are required. In this dissertation, the hydrothermal synthesis of Co and FeCo nanoparticles was investigated to explore their structural, microstructural, and magnetic properties. The hydrothermal method was chosen for its simplicity, cost-effectiveness, and flexibility in selecting various synthesis parameters. However, achieving optimal results can be challenging due to the complexity involved in selecting and controlling the appropriate reaction conditions. Therefore, the aim of this research was to develop a simple and cost-effective process for the hydrothermal synthesis of high-quality FexCo1-x nanoparticles. The study also aims to investigate the structural, microstructural, and magnetic properties of the synthesized nanoparticles. The findings from this research will contribute to a better understanding of the hydrothermal synthesis of nanoparticles and may have implications for their future applicationsItem Etude des propriétés structurales microstructurale et magnétiques des nanomatériaux ternaires (Fe80Ni20)100-xYx(Y= Co, Si(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Ourihane, Hafida; Guittoum, Abderrahim(Directeur de thèse)Les poudres nanostructurées (Fe 80 Ni 20 ) 100-x Si x et (Fe 80 Ni 20 ) 100-x Co (x= 0, 5, 10, 15 et 20 at. %) ont été préparées par broyage mécanique a haute énergie à l’aide d’un vario-broyeur planétaire P4. L’évolution de la morphologie des particules des poudres, le changement structural et microstructural ainsi que les propriétés magnétiques et hyperfines ont été étudiées en fonction de la concentration de Si et Co en utilisant la microscopie électronique à balayage (MEB), la diffraction des rayons X (DRX), la spectroscopie M?ssbauer et la magnétométrie a échantillon vibrant (VSM) Pour les deux séries (Fe 80 Ni 20 ) 100-x Si x et (Fe 80 Ni 20 ) 100-x Co x une solution solide désordonnée ?-Fe(Ni-Si) et ?-Fe(Ni-Co) de structure cubique centré (cc) ont été formées après 72 h de broyage. Lorsque la concentration de Si et Co augmente, le paramètre de maille diminue progressivement. Pour la série (Fe 80 Ni 20 ) 100-x Si , la taille moyenne des grains diminue de 21 nm à 14 nm, alors que, le taux moyen de microdéformation augmente jusqu’à 0.46 %. Cependant pour la série (Fe 80 Ni 20 ) 100-x Co x x une légère variation de la taille moyenne des grains et le taux moyen de microdéformations. Pour la série (Fe 80 Ni 20 ) 100-x Si les cycles d’hystérésisont montré un comportement ferromagnétique des poudres broyées. Les spectres M?ssbauer confirment l’existence d’une solution solide ferromagnétique désordonnée ?-Fe(Ni-Si) avec de différents environnements autour d’un atome de Fe. Cependant, le champ hyperfin moyen diminue jusqu'à 28 T pour x= 20 at. % de Si. Pour la série (Fe 80 Ni x 20 ) 100-x Co , les mesures magnétiques ont montréqu’avec l'augmentation de la concentration de Co, l'aimantation à saturation est augmentée légèrement jusqu'à 204 emu/g pour x= 20 at. % et la coercivité aussi augmente et atteint une valeur de 24 Oe pour x= 20 at. %. La spectroscopie M?ssbauer confirme la formation de la solution solide ?-Fe(Ni-Co) après 72 h. De plus, une augmentation du champ hyperfin de 33.98 T pour le composé binaire Fe 80 Ni 20 x jusqu’à 34.98 T pour le composé ternaire Fe 64 Ni . 16 Co 20Item Electronic structure and physical properties of half-metallic ferromagnetic compounds : a first-principles study(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Daoudi, YoucefDiluted magnetic semiconductors (DMSs) are a class of materials belonging to half-metallic materials which exhibit interesting characteristics such as lower energy consumption, and higher density, and speed data transfer. These materials have potential applications in spintronics and magnetic storage and optoelectronic devices. However, the physical properties of DMSs are highly dependent on their specific composition and structure, making them difficult to predict and control. In this thesis, first-principles calculations are used to study the structural, electronic and magnetic, and optical properties of CaTe and CaSe doped with V, Cr, and Mn elements with various concentrations. The focus is on understanding the relationship between the composition, impurity type and concentration effect of these materials and their properties based on density functional theory (DFT), which is a widely used method for studying the electronic properties of materials. As known that TB-MBJ functional gives results related to the occurrence of the band gaps, we used TB-MBJ to explore the electronic, magnetic, and optical properties of studied compounds. The chemical stability was confirmed with cohesion and formation energy. We found ferromagnetic configuration with 100% spin-polarization at Fermi level (EF) for Cr-doped CaTe and CaSe due to the presence of strong double exchange interaction, while V and Mn-doped CaTe and CaSe favor the antiferromagnetic configuration caused by the existence of antiferromagnetic superexchange interaction. These two exchange interactions are fueled by strong p-d exchange interaction. We found large half metallic gaps and high curie temperature (TC) for Cr-doped. The introduction of transition metal atoms creates energy levels that have a significant impact on the electronic and optical properties of a material, ultimately affecting the material's ability to absorb light. Armed with our expertise in these key properties, we candidate CaTe and CaSe-based DMSs for future spintronics applications in the years to comeItem L'élaboration du silicium multicristallin : étude, caractérisation et valorisation(Université M'Hamed Bougara Boumerdes : Faculté des Sciences, 2022) Kerkar, Fouad; Kheloufi, Abdelkrim(Directeur de thèse)Le silicium cristallin produit par la solidification directionnelle domine toujours l'industrie photovoltaïque en raison du facteur qualité / prix ; il s'avère le moyen le plus optimal pour obtenir des rendements élevés de cellules solaires photovoltaïques avec un faible coût de production. La nature et la distribution des impuretés existantes au niveau des plaquettes produites de silicium multicristallin (mc-Si) affectent négativement l'efficacité de conversion de la cellule solaire obtenue. Ainsi, les performances de la cellule solaire dépendent directement de la qualité de la plaquette du lingot mc-Si élaboré. Le lingot de silicium multicristallin est développé en extrayant la chaleur du fond du creuset grâce au bloc échangeur de chaleur. Ainsi, l'interface solide-liquide se déplace du bas vers le haut du creuset. La vitesse de croissance est contrôlée pour favoriser la croissance d'une structure cristalline de haute qualité en ajustant la position du creuset et la puissance de chauffage. L'objectif est d'obtenir des grains alignés verticalement qui indiquent une bonne croissance directionnelle. Dans notre travail, la qualité des plaquettes sera principalement étudiée du point de vue morphologique, électrique et chimique. L'analyse de la résistivité et de la durée de vie des porteurs de charge minoritaires a été réalisée en utilisant respectivement la technique des 4 points et la technique de photo-conductance quasi-stationnaire (QSSPC). La détermination des concentrations d'oxygène et de carbone a été réalisée grâce à la technique de Spectrométrie Infrarouge à Transformée de Fourier (FTIR) et de Spectrométrie de Masse d'Ions Secondaires (SIMS). L'étude des dislocations a été donnée à l'aide d'un microscope électronique à balayage (SEM). Les lingots élaborés par technique HEM ont montrés la formation de gros grains uniformes avec une taille de l'ordre du cm accompagnés de joints de grains orientés verticalement. La résistivité diminue d'une valeur élevée à une valeur faible enregistrée respectivement dans le bas et le haut du lingot. Par ailleurs, la valeur de la durée de vie maximale se situe dans le plan horizontal moyen du lingot. Les résultats de la concentration en oxygène montrent que celle-ci augmente généralement, près de la paroi du creuset tandis que la concentration en carbone diminue du sommet vers le bas du lingot. Les investigations sur les dislocations révélées montrent l'aspect qualitatif de leur distribution ainsi que leur densité, et ce dans plusieurs régions du lingot. Ces résultats fournissent des informations quantitatives sur la concentration des impuretés légères ainsi qu'une vue d'ensemble de leur distribution spatiale au sein du lingot mc-Si final, dans le but d'améliorer sa qualitéItem Elaboration de nanocomposites à base de ZnO et d'oxyde de graphène réduit pour des applications environnementales(Université M'Hamed Bougara Boumerdes : Faculté des Sciences, 2022) Tadjenant, Yasmine; Dokhan, Nahed(Directeur de thèse)Les nanomatériaux ont suscité un grand intérêt de la part de la communauté scientifique au cours des dernières décennies, c'est dans ce cadre que se situe ce travail de thèse. La première partie de ce travail présente une méthode originale d'élaboration électrochimique de nanostructures et de couches mince colonnaire de ZnO. Des nanofils d'oxydes de zinc d'excellente cristallinité et rigoureusement bien alignés (perpendiculairement au substrat) ont été ainsi pour la première fois synthétisée par électrodéposition à température ambiante. Cette élaboration électrochimique fut réalisée en une seule étape sans recourir à une pré-couche de germination ni template. Deux substrats différents, molybdène (Mo) et ITO/verre, ont été utilisés pour cette synthèse et ont donnés des résultats similaires. Pour de faibles concentrations du précurseur de zinc (ZnCl2) des nanofils ont été obtenus, alors que des des couches minces colonnaire sont réalisé à des concentrations plus élevées. Dans la seconde partie, consacrée à l'élaboration des nanocomposites ZnO/rGO-PEI et rGO-PEI-KOH par une méthode simple (chauffage à reflux). Le nanocomposite ZnO/rGO-PEI a été testé pour la phototodégradation du colorant rose Bengale sous lumière solaire, et les résultats se sont avéré très probants. L'efficace fut toutefois très influencée par le taux de rGO dans le nanocomposite. Le naocomposite rGO/PEI-KOH a été synthétisé et fonctionnalisé. Les résultats de caractérisation ont montré le greffage des molécules de PEI sur la surface du GO réduit (XPS, FTIR). Ce nanocomposite a été appliqué avec succès pour l'élimination du chrome hexavalent, Cr (VI) des eaux contaminées. Cette élimination, résultant d'un phénomène d'adsorption/réduction, s'est avérée particulièrement efficace à de faibles valeurs de pH (2). La capacité d'adsorption expérimentale fut estimée à 398,9 mg/g, valeur parmi les plus grandes rapportés dans la littérature. L'analyse XPS a indiqué la présence d'une quantité appréciable de Cr(III) sur la surface de l'adsorbant, ce qui suggère que les ions Cr(VI) adsorbés ont été efficacement réduits en Cr(III) sur la surface de l'adsorbant rGO/PEI-KOH (~70% du Cr total adsorbé). Les résultats de la présente étude mettent ainsi en évidence les avantages de certains nanocomposites pour les domaines de la photocatalyse et de l'adsorption/réduction de polluants (faible coût relatif du procédé et grande capacité d'élimination d'agents toxiques)Item Theoretical study of the magnetic properties of (Fe,Co) monolayers coupled by Ir (001) spacer(Université M'hamad Bougara : Faculté des Sciences, 2021) Kebaili, Abou Bakr Seddik; Blizak, Salah(Directeur de thèse)The study of magnetic materials has widely grown in importance due to its large applications such as spintronic devices. Ultrathin films of transition metals (TMs) – deposited on various metallic substrates offer a versatile laboratory to study itinerant magnetism in two dimensions. These materials have been studied extensively depending on the magnetic atoms compositions (typically 3d metals), the choice of the substrate, and the substrate orientation. We used the density functional theory (DFT) technique to predict different magnetic structures of materials such as magnetic domain wall and skyrmions. Indeed, this technique is powerful to explore the magnetic properties of these systems. In the present work, we used the Full-Potential Linearised Augmented Plane-Wave method (FP-LAPW), which was implemented in the FLEUR code to investigate the magnetic properties of the 3d transition alloys (Fe1-XCoX) monolayers separated by the Ir(001) substrate. The parameterization GGA for the exchange and correlation potential was used. By including relaxations in all calculations, the obtained results show that Fe monolayer promotes antiferromagnetic (AFM) state (-89 meV/Fe atoms) with a magnetic moment value of 2.83ìB. Additionally, ferromagnetic (FM) ground states were determined for both FeCo (45.4 meV/Fe atoms) and Co (119 meV/Co atoms). The size of the local magnetic moments were figured out as follows FeCo (Fe: 2.98ìB , Co:1.73ìB) and Co 1.85ìB. The magnetic anisotropy energies of these ultrathin magnetic films were investigated in their magnetic ground states. The easy axis of the magnetization was predicted to be in the film plane for Fe and FeCo monolayer. The interlayer exchange coupling with respect to the trends of the magnetic order of 3d monolayers on Ir (001) substrate was analyzed. The dependence of the strength of IEC on the Ir layer thickness has been observed with an oscillation period of 4 layers between FM and AFM couplin