Haut PDF Influence de la plasticité sur le délaminage et le flambage de films minces déposés sur substrats

Influence de la plasticité sur le délaminage et le flambage de films minces déposés sur substrats

Influence de la plasticité sur le délaminage et le flambage de films minces déposés sur substrats

Ce travail de thèse a pour objet l’étude de l’influence de la plasticité sur le délaminage et le flambage de films minces déposés sur substrats. Il repose sur une approche mixte combinant des simulations atomistiques et des calculs analytiques basés sur la théorie des plaques minces de Föppl-von Kármán (FvK). Les simulations ont permis de caractériser, au cours de la formation d’une ride droite, un mécanisme de glissement localisé dans l’interface en pied de cloque entraînant une augmentation de la déflexion maximale de la ride. Ce mécanisme de glissement est égale- ment présent lorsque le délaminage piloté par le flambage du film mince est lui aussi observé. En l’intégrant dans le modèle élastique de FvK, la forme de la ride droite ainsi que le processus de délaminage ont ensuite été caractérisés. Le bon accord trouvé entre les simulations atomistiques et le modèle explique notamment le délaminage des cloques sans introduire de dépendance entre l’énergie d’adhésion et la mixité modale. L’initiation du cloquage à partir d’une marche d’interface créée par des dislocations venant du substrat a également été étudiée. Les simulations révèlent qu’avant flambage, le film se décolle à la fois sur le haut et sur le bas de la marche. Un mécan- isme de glissement est là aussi identifié. Une déformation critique de flambage qui tient compte de ces phénomènes a été déterminée en modélisant le film mince sur la marche dans le formalisme de FvK. Les résultats des simulations couplés au modèle élastique expliquent, comme il est par ailleurs observé expérimentalement, pourquoi les cloques se forment préférentiellement au-dessus de défauts tels que des marches.
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Rupture et délamination de films minces

Rupture et délamination de films minces

et al. (2013)). Les premières observations expérimentales de la fragmentation de films rigides déposés sur des substrats de polymère par microscopie optique in- situ (Leterrier et al. (1997b,a)) sont motivées par l’étude de couches barrières d’oxyde de silicium déposée sur du PET. En appliquant des modèles de trans- fert de contrainte parfaitement plastique développés par Hu & Evans (1989) pour modéliser la fissuration de films déposés sur des métaux ductiles, ces auteurs remontent à une valeur de cisaillement à l’interface qu’ils relient à la plasticité du substrat. Handge et al. (2000) observent les dépendances en loi de puissance de la taille des fragments en fonction de la déformation appli- quée et examinent le cas plus général d’un transfert de contrainte non linéaire à l’interface. Frank et al. (2011) déterminent expérimentalement les champs de contrainte dans les fragments et la taille de déchargement par diffraction de rayons X. Thouless et al. (2011) examinent l’influence de la propagation des fissures dans le substrat sur la fragmentation. La fragmentation de dépôt ductile comme une monocouche de cuivre déposée sur un substrat polymé- rique conduit à des morphologies de fissures très différentes de celles des films d’oxyde. Lu et al. (2007) mettent en évidence le maintien de la conductivité électrique à grande déformation, importante pour les applications en électro- nique flexible. L’observation des fissures par microscopie électronique montre l’apparition de zones localisées où l’endommagement et le décollement de la couche coexistent.
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Rupture et délamination de films minces

Rupture et délamination de films minces

et al. (2013)). Les premières observations expérimentales de la fragmentation de films rigides déposés sur des substrats de polymère par microscopie optique in- situ (Leterrier et al. (1997b,a)) sont motivées par l’étude de couches barrières d’oxyde de silicium déposée sur du PET. En appliquant des modèles de trans- fert de contrainte parfaitement plastique développés par Hu & Evans (1989) pour modéliser la fissuration de films déposés sur des métaux ductiles, ces auteurs remontent à une valeur de cisaillement à l’interface qu’ils relient à la plasticité du substrat. Handge et al. (2000) observent les dépendances en loi de puissance de la taille des fragments en fonction de la déformation appli- quée et examinent le cas plus général d’un transfert de contrainte non linéaire à l’interface. Frank et al. (2011) déterminent expérimentalement les champs de contrainte dans les fragments et la taille de déchargement par diffraction de rayons X. Thouless et al. (2011) examinent l’influence de la propagation des fissures dans le substrat sur la fragmentation. La fragmentation de dépôt ductile comme une monocouche de cuivre déposée sur un substrat polymé- rique conduit à des morphologies de fissures très différentes de celles des films d’oxyde. Lu et al. (2007) mettent en évidence le maintien de la conductivité électrique à grande déformation, importante pour les applications en électro- nique flexible. L’observation des fissures par microscopie électronique montre l’apparition de zones localisées où l’endommagement et le décollement de la couche coexistent.
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Un exemple de flambage sous contraintes internes : étude des défauts de planéité en laminage à froid des tôles minces (étude numérique et comparaison avec l'expérience)

Un exemple de flambage sous contraintes internes : étude des défauts de planéité en laminage à froid des tôles minces (étude numérique et comparaison avec l'expérience)

L’examen de la littérature ne nous a pas permis de découvrir de modèle 3D plus complet, pré- cis et rapide que le logiciel dont nous disposons au Cemef et chez ArcelorMittal, Lam3 / Tec3. Nous partirons donc de cette base. Mais, dépourvu de capacités pour reproduire les défauts de planéité manifestes (voir l’expérience de Marchand [ 54]), ce logiciel doit être complété par un modèle de flambage. L’idéal serait de réaliser un couplage fort entre ce modèle EF de laminage et un modèle EF de flambage de coques. Des méthodes de couplage de modèles de dimensionna- lités différentes comme la méthode Arlequin [ 62- 64] pourraient être utilisées pour relier nos élé- ments 3D et des éléments coques, mais elles nous semblent très difficiles à mettre en œuvre avec d’un côté une formulation en vitesse (le laminage, l’emprise), de l’autre une formulation statique, en déplacement (le flambement). Avant d’envisager une telle solution, nous avons préféré, dans cette thèse, utiliser des méthodes plus « douces » pour analyser les questions fondamentales po- sées dans cette étude : influence des autres composantes, influence de la « zone 1 », rétroaction post-emprise – emprise. La démarche suivante a donc structuré nos travaux .
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Croissance et propriétés de films minces conducteurs par auto-assemblage de polyélectrolytes

Croissance et propriétés de films minces conducteurs par auto-assemblage de polyélectrolytes

1.3. Les films multicouches par liaisons hydrogène La liaison hydrogène est une liaison directionnelle et non covalente qui se forme entre un groupement donneur formé par un atome d’hydrogène lié à un hétéroatome (comme l’oxygène, l’azote ou le soufre) et un groupement accepteur porteur d’un doublet non liant. Son énergie de liaison est comprise entre 5 et 30 kJ.mol -1 . La construction de films multicouches par liaisons hydrogène fut proposée par Rubner et al. en 1997 en associant deux polymères neutres [82]. Ainsi, des films associant la polyaniline au polyvinylpyrrolidone (PVP) ou au poly(acrylamide) ont été construits. Dans la même année, Wang et al. ont démontré que des films de polyélectrolytes fortement protonés peuvent être réalisés à faible pH en utilisant de l’acide polyacrylique (PAA) et du polyvinylpyrrolidone [83]. La formation de liaisons hydrogène peut se faire sous certaines conditions de pH mais elles peuvent également être rompues en augmentant le pH, favorisant alors la dissolution du film [84]. Ce comportement provient de l’augmentation de l’ionisation des monomères due à l’augmentation du pH créant ainsi des interactions répulsives entre couches chargées au sein du film. La formation de films ou de capsules basés sur le principe de dissolution contrôlée est à l’origine de nombreuses études notamment dans le domaine médical pour la libération contrôlée de principes actifs [85,86].
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Contributions à l'étude des surfaces, interfaces et films minces par la méthode mirage

Contributions à l'étude des surfaces, interfaces et films minces par la méthode mirage

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignemen[r]

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Transport dans des films minces d'hydrogel : gonflement, frottement et rhéologie

Transport dans des films minces d'hydrogel : gonflement, frottement et rhéologie

137 profil de pression négative dans les pores, que nous savons décrire. Ainsi, tant que le polymère reste caoutchoutique, le transport d’eau dans les films est gouverné par l’architecture du réseau et pilote la réponse mécanique des films dans un contact. Mais la nature du polymère peut également jouer un rôle quand des transitions sont induites par la modification de l’état d’hydratation sous l’effet d’une compression. Grâce à des expériences originales permettant de mesurer le module de cisaillement des films d’hydrogels au cours du drainage, nous avons montré que la transition vitreuse ralentit fortement le flux car le module élastique augmente brutalement tandis que la perméabilité diminue en parallèle. Si ces effets sont présents dans notre étude dans le cadre de films minces confinés, nous pouvons envisager qu’ils interviennent plus généralement dans des situations de contact im- pliquant une amplification localisée des contraintes, comme c’est le cas à la pointe d’un indenteur de rayon de courbure très faible ou en bordure d’un poinçon plan. Par effet de pointe, les contraintes y sont en effet très concentrées, ce qui entraîne des effets de drainage importants et donc la possibilité de transitions suivant la nature du polymère. Nous mettons en évidence dans cette thèse l’importance de ces transitions induites dans les contacts : ces effets doivent être pris en compte pour ne pas que l’interprétation de tests d’indentation soit mauvaise.
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Spectroscopie tunnel dans des films minces proche de la transition supraconducteur-isolant

Spectroscopie tunnel dans des films minces proche de la transition supraconducteur-isolant

Conclusion Nous avons eu la chance, dans cette thèse, de disposer des deux seuls matériaux connus à ce jour, T iN et InO x amorphe, qui présentent, pour les échantillons proches du désordre critique, une magnétorésistance géante. Dans chacun d’eux, nous avons mis en évidence, en champ nul, l’inhomogénéité de la phase supraconductrice résultant des fluctuations méso- scopiques du désordre. Cette inhomogénéité se traduit par une phase binaire composée de zones supraconductrices et de zones isolantes. Rappelons que les zones isolantes résultent de l’appariement d’électrons dans un volume de localisation, là où le désordre est plus prononcé. Le lien entre les inhomogénéités et la réponse disproportionnée de la résistance à l’ap- plication d’un champ magnétique peut s’expliquer dans un cadre général. Dans un article récent, Dagotto [ 29 ] met en lumière l’importance cruciale du désordre dans les systèmes d’électrons fortement corrélés. Lorsque ceux-ci sont situés à la frontière entre deux états fon- damentaux, des effets aussi impressionnants que la magnétorésistance géante de nos films, peuvent se manifester. Citons, par exemple, le cas de la magnétorésistance colossale dans les manganites, qui s’observe pour des dopages intermédiaires entre la phase métallique ferro- magnétique et la phase isolante antiferromagnétique [ 30 ]. Le cas de l’effet de proximité géant, observé dans certains supraconducteurs à haut-T c , est tout aussi remarquable [ 23 ]. Lorsque
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Développement de cellules solaires à base de films minces CZTSSe

Développement de cellules solaires à base de films minces CZTSSe

Le molybdène est le contact arrière le plus utilisé pour les cellules solaires à base de CZTSSe. Cependant, il a été suggéré récemment que le Mo n'est pas stable à l'interface avec le CZTSSe. En outre, aucune étude expérimentale n’a été effectuée à ce jour pour tester si les cellules solaires construites sur un autre contact arrière pourraient présenter de meilleures propriétés photovoltaïques. Ainsi, divers métaux (Au, W, Pd, Pt et Ni) sont déposés sur le Mo et testés comme contacts arrières dans les cellules solaires à base de CZTSSe. Il est démontré qu'il est possible de synthétiser des couches minces de CZTSSe de qualité quand le tungstène, l’or et le platine sont employé comme contacts arrière. Il est observé que les contacts en W et Au permettent d’augmenter le courant photogénéré, mais aussi que le Mo reste le meilleur contact arrière du point de vue du rendement de conversion photovoltaïque.
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Synthèse et caractérisation de films minces
électrodéposés de cuivre - palladium.

Synthèse et caractérisation de films minces électrodéposés de cuivre - palladium.

En premier lieu, un ion métallique se réduit. Il se dépose ensuite sous forme atomique à la surface du substrat, dans une étape de nucléation. L’emplacement de cet atome n’est pas complètement aléatoire. Certains sites du substrat, tels que les défauts (ponctuels, joints de grains, dislocations, pores, macles, etc.), présentent des énergies de nucléation plus faibles, ce qui favorise la déposition. L’atome déposé crée lui-même un site énergétique propice à la déposition d’autres ad-atomes, liés entre eux par des liaisons covalentes. Les amas d’atomes vont alors croître parallèlement et perpendiculairement à la surface. Cette étape représente la germination et la croissance des atomes déjà déposés. La surface du substrat sera ultimement recouverte par des couches superposées d’atomes, formant ainsi le dépôt métallique souhaité. La qualité initiale de la surface du substrat est généralement déterminante pour les caractéristiques morphologiques, mécaniques et structurales du film.
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Films minces de copolymères à blocs supramoléculaires et photosensibles

Films minces de copolymères à blocs supramoléculaires et photosensibles

La principale différence pour les films minces sans irradiation avec BHAB entre les deux CPB de masses molaires distinctes est le déplacement de la zone de transition sphères/cylindres. Cette zone se retrouve en effet à 2 mm/min pour le complexe de PS- P4VP(36,5k-16k)/BHAB (Figure A17 et Tableau 3.6), au lieu de 1 mm/min pour PS- P4VP(24k-9,5k)/BHAB (Figure A8 et Tableau 3.6). Les mesures du RI (Figure 3.24) n’ayant montré aucune différence liée à la taille des deux copolymères et l’AB sélectionné étant identique, il ne peut pas s’agir d’une différence liée à la force des liaisons supramoléculaires. La présence de micelles, soutenue par DLS et rendue possible par un bloc P4VP plus imposant en masse, est donc encore une fois le facteur pouvant expliquer ce déplacement de la zone de transition. La rigidité des micelles de P4VP/BHAB est suffisante pour figer la morphologie (sphérique) en solution lors du dépôt du film mince sur le substrat de silicium à 1 mm/min et il faut plus de BHAB dans les films minces de PS-P4VP(36,5k-16k) pour permettre l’apparition de cylindres à 2 mm/min. Il faut en effet un RI de 0,11 au lieu de 0,07 (pour PS-P4VP(24k- 9,5k)) à 1 mm/min pour que la zone de transition sphères/cylindres se manifeste. Les surfaces préparées entre 4 et 80 mm/min sont pratiquement identiques pour les deux PS-P4VP/BHAB avec l’apparition de cylindres horizontaux dans les films les plus minces puis l’arrivée d’une combinaison de cylindres perpendiculaires et parallèles au substrat à 80 mm/min (dès 40 mm/min pour le PS-P4VP(36,5k-16k)/BHAB).
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Caractérisation hydrodynamique des films minces lubrifiants en présence de surfaces texturées

Caractérisation hydrodynamique des films minces lubrifiants en présence de surfaces texturées

2.1 Description du modèle numérique. Les turbomachines actuelles fonctionnent à des régimes de rotation très élevés générant des écoulements turbulents dans les films fluides minces. La résolution directe des équations de Navier-Stokes (DNS) en régime turbulent est extrêmement coûteuse et est limitée par la taille mémoire des machines actuelles (le nombre de nœuds N du maillage doit satisfaire la relation suivante N 3 ≥ Re 9/4 ). L’utilisation de modèles de turbulence basés sur des lois empiriques permet de reproduire de nombreux écoulements. Les modèles les plus couramment utilisés sont dits du « premier ordre » et reposent sur deux équations de fermeture : l’énergie cinétique turbulente k et le taux de dissipation de la turbulence ε (modèles k-ε) ou la dissipation spécifique ω (modèles k-ω). Leurs utilisations conviennent particulièrement à l’analyse des valeurs moyennes des fonctions de l’écoulement. Avant de déterminer le modèle le plus approprié, il est nécessaire de fixer le domaine et de le mailler assez finement afin d’obtenir les différentes structures présentes dans l’écoulement et s’assurer la convergence des calculs. En première partie, nous donnerons une description du domaine de calcul et des hypothèses effectuées. Puis, après avoir décrit les différents modèles de turbulence, nous justifierons le choix porté sur un modèle en particulier.
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Synthèse de cristaux photoniques modulables à partir de films minces d’hydrogel stimulables

Synthèse de cristaux photoniques modulables à partir de films minces d’hydrogel stimulables

1 Introduction Dans la nature, il est facile de s’émerveiller du nombre et de l’intensité des couleurs présentes. On peut prendre pour exemple les plumes d’un paon ou encore les capacités d’adaptation de changement de couleur du caméléon. Il est possible de classer ces couleurs suivant leur origine en trois catégories : les pigments, la bioluminescence et les couleurs structurelles. Les pigments et la bioluminescence résultent d’échanges d’énergie entre la lumière incidente et les molécules composant la surface. Les couleurs structurelles, quant à elles, proviennent d’une organisation à l’échelle micro/nanométrique. Elles sont caractérisées par des teintes intenses et brillantes et possèdent souvent une forte dépendance angulaire. Ces couleurs ont été observées pour la première fois par Hooke [1] dans « Micrographia ». Il y décrit des observations microscopiques de différents animaux, notamment des plumes de paons. Il remarque que lorsqu’il plonge les plumes dans certains solvants les couleurs disparaissent : il émet alors l’hypothèse d’un réseau très finement espacé dans lequel l’air a un rôle très important. Newton continue de travailler sur ces phénomènes et complète les observations de Hooke avec l’ouvrage « Optiks » [2]. Il faudra l’arrivée du microscope électronique à balayage pour observer plus en détail les nombreuses architectures responsables des couleurs iridescentes de la nature [3][4], par exemple pour le papillon Morpho rhetenor dont la structure a été longuement étudiée. Plusieurs phénomènes sont à l’origine de ces couleurs physiques : des interférences de couches minces, de la diffraction par des réseaux, de la diffusion ou encore des assemblages plus ordonnés comme les cristaux photoniques. Ces couleurs structurales sont, à l’inverse des couleurs chimiques, durables et très vives puisqu’elles ne sont pas affectées par des phénomènes de dégradation chimique. Elles reposent principalement sur la création d’une architecture micro- nano- structurée, périodique, composée de matériaux d’indices optiques différents.
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Films minces épitaxiés de chrome pour l'électronique de spin : propriétés de volume et d'interface

Films minces épitaxiés de chrome pour l'électronique de spin : propriétés de volume et d'interface

Chapitre 6 Caractérisation magnétique des couches Un élément central de ce travail est l’étude du magnétisme du Cr en couches minces. Contrairement aux cas des matériaux ferromagnétiques où l’ordre magnétique peut être fa- cilement examiné par des mesures de magnétométrie (par effet Kerr, VSM ou SQUID), sa caractérisation dans des matériaux antiferromagnétiques est beaucoup plus délicate. La tech- nique principale adaptée à l’étude d’un ordre antiferromagnétique est la diffraction de neu- trons. Nous verrons néanmoins que son utilisation pour des films minces est complexe (faible intensité du signal, logistique de la mesure) et ne peut en aucun cas fournir une caractérisa- tion systématique. Des méthodes d’étude indirecte de la phase magnétique peuvent alors être employées : la diffraction par rayonnement synchrotron qui offre une résolution bien meilleure (pour le vecteur de propagation) mais qui nécessite également une logistique importante. Des mesures de transport sur les couches apportent beaucoup moins d’information mais ont l’avan- tage de pouvoir être effectuées de manière routinière. Nous présenterons dans cette partie les spécificités de chaque technique et leur apport pour nos travaux.
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Contribution à l'étude des films minces SiOxNy nanostructurés destinés à des empilements antireflets

Contribution à l'étude des films minces SiOxNy nanostructurés destinés à des empilements antireflets

Le but de mon travail de recherche a été d’une part, de contrôler le procédé d’élaboration des couches minces de nitrure et d'oxyde de silicium par pulvérisation cathodique réactive à [r]

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Cage de résonance à base de films minces transparents et conducteurs de nanotubes de carbone

Cage de résonance à base de films minces transparents et conducteurs de nanotubes de carbone

Les résultats en spectroscopie de plasmon de surface d'or montent que la structure qui consiste à déposer la couche diélectrique entre deux films minces de NTCMP ne permet pas d'abou[r]

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Effets des additifs organiques sur les propriétés de films minces granulaires de Co-Cu

Effets des additifs organiques sur les propriétés de films minces granulaires de Co-Cu

115 contenant la thiourée, la surface de l’échantillon apparait comme inhomogène présentant des grains distribués aléatoirement sur la surface. Afin de quantifier cette étude morphologique, les valeurs de la rugosité de surface connue par l’abréviation anglaise "Root Mean Square" (RMS), sont rassemblées dans le tableau V.1. Ces valeurs indiquent clairement une rugosité plus faible pour les échantillons obtenus en présence des additifs par rapport à celle des échantillons obtenus dans un bain sans additif (ceci quelque soit la nature de l’additif). Cette évolution a été déjà constatée dan la littérature lors de l’étude de l’influence des additifs sur la morphologie des films minces [1, 7]. En effet, pour le film élaboré sans le bain A, la valeur de RMS est de l’ordre de 147.13 nm. Cette RMS est passée à 11.44 nm pour le bain B (citrate), et à 69.29 nm pour le bain C, réduisant ainsi la rugosité d’un facteur de 12 et de 2 dans les deux derniers bains, respectivement. Cette différence de rugosité est due à la nature de l’additif qui, par son mode de complexation, des ions Cu 2+ et Co 2+ influence énormément la croissance du cristal.
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Flambage d'une plaque thermoelastique

Flambage d'une plaque thermoelastique

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignemen[r]

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Elaboration et caractérisations de films anodiques hautement ordonnés, obtenus à partir de substrats d'aluminium

Elaboration et caractérisations de films anodiques hautement ordonnés, obtenus à partir de substrats d'aluminium

Si, pour obtenir des structures ordonnées, il est nécessaire de maîtriser la préparation du substrat et les techniques d’anodisation, une attention particulière doit être apportée au choix des paramètres d’anodisation ; l’auto-structuration (« self-assembly ») du film anodique en dépend. Les premiers films organisés ont été obtenus en 1995 par Masuda dans une solution d’acide oxalique [11]. En 1997, le même auteur élabora des structures présentant des cellules de plus faibles dimensions en utilisant une solution d’acide sulfurique. Il montra alors que les phénomènes d’auto- structuration ne peuvent être constatés que dans un domaine de tension dépendant de la composition de l’électrolyte [18]. En 1998, il employa par ailleurs une solution d’acide phosphorique [19]. Ces trois électrolytes ont été par la suite très largement utilisés par de nombreux auteurs. L’acide oxalique est, à lui seul, référencé dans plus de 60% de la littérature consacrée à ce sujet ; les paramètres proposés par Masuda [11] pour cet acide ont donc été largement éprouvés et optimisés.
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Influence de l'ubiquitylation initiale des substrats SH3 sur leur régulation par la ligase Itch

Influence de l'ubiquitylation initiale des substrats SH3 sur leur régulation par la ligase Itch

i Résumé Ce projet de recherche explore un nouveau mécanisme de régulation de l’activité du domaine HECT de la ligase Itch. Ce domaine est responsable de la polyubiquitylation des protéines impliquant le plus souvent leur dégradation par le protéasome. Itch est une ligase de l’ubiquitine de la famille CWH contenant un domaine HECT catalytique en C-terminal, quatre domaines WW, et un domaine C2 N-terminal qui est important pour sa localisation cellulaire. Les ligases CWH interagissent par leur domaine WW avec leurs ligands. Un mécanisme proposé pour ces ligases est que la première molécule d’ubiquitine liée au substrat active le domaine HECT de manière à former une chaine d’ubiquitine sur le substrat. Itch a une particularité dans la famille CWH, car elle possède un domaine riche en proline qui lui permet d’interagir avec plusieurs protéines à domaine SH3. Dans cette étude, nous avons déterminé l’effet de l’ubiquitylation initiale des protéines SH3 sur l’activité du domaine HECT de la ligase Itch, et sur la régulation de ces substrats.
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