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Univ. Paris-Saclay

Les sujets de thèses

51 sujets IRAMIS

Dernière mise à jour : 21-01-2020


• Biotechnologie, biophotonique

• Chimie

• Chimie physique et électrochimie

• Interactions rayonnement-matière

• Matière molle et fluides complexes

• Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux

• Matériaux et applications

• Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique

• Optique - Optique laser - Optique appliquée

• Physique des plasmas et interactions laser-matière

• Physique du solide, surfaces et interfaces

• Physique mésoscopique

• Stockage électrochimique d’énergie dont les batteries pour la transition énergétique

• Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux

 

Dispositifs opto-électroniques à base de nanotubes de carbone pour la photonique sur silicium

SL-DRF-20-0543

Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Innovation, Chimie des Surfaces Et Nanosciences (LICSEN)

Saclay

Contact :

Arianna FILORAMO

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2020

Contact :

Arianna FILORAMO
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

01-69-08-86-35

Directeur de thèse :

Arianna FILORAMO
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

01-69-08-86-35

Page perso : http://iramis.cea.fr/nimbe/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=filoramo

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/licsen/

Les nanotubes de carbone mono-paroi présentent des propriétés électroniques remarquables, qui ont fait l’objet d’études intensives aussi bien en recherche fondamentale que pour leurs applications en nanoélectronique. Plus récemment, avec le développement d’une meilleure maitrise du matériau d’autres perspectives et champs d’applications se sont ouverts. C’est notamment le cas en optique et en optoélectronique où les nanotubes de carbone constituent un matériau de choix.

Plus spécifiquement, les nanotubes de carbone présentent des transitions optiques dont l’énergie varie en fonction de leur diamètre et de leur chiralité et qui se situent généralement dans le proche infrarouge [1, 2]. Cette caractéristique combinée à leurs propriétés électriques exceptionnelles fait que les dispositifs optoélectroniques à base de nanotubes de carbone suscitent beaucoup d’intérêt [3, 4, 5].



En effet, le silicium qui est le matériau à la base des technologies du traitement de l’information, a un gap indirect et l’intégration des nanotubes de carbone permettra d’envisager une multitude d’applications et une avancée décisive pour les futurs circuits photoniques.



Dans ce projet nous comptons tout d’abord contribuer par l’étude des propriétés d’électroluminescence et de photo-courant des dispositifs à nanotubes triés en chiralité [6-14]. Ici, nous nous intéresserons à une réduction drastique de la distribution en chiralité pour étudier ensuite l’influence et les caractéristiques des état excitoniques piégés. La compréhension de ces phénomènes est primordiale pour réaliser des dispositifs performants à température ambiante (photo-détecteurs, LEDs performantes et sources de photon unique). Enfin, nous considèrerons également les dispositifs hybrides opto-électro-mécaniques et nous les intégrerons dans une plateforme photonique silicium.





[1] S. M. Bachilo et al. Science 298, 2361 (2002) ;

[2] O’Connell M. J. et al., Science 297, 593 (2002) ;

[3] Freitag et al., NanoLetter 6, 1425 (2006) ;

[4] Mueller et al., NatureNanotech. 5, 27 (2010) ;

[5] S.Wang et al. Nano Letter 11, 23 (2011);

[6] Nish, A. et al. Nat. Nanotechnol. 2, 640 (2007) ;

[7] Chen, F. et al. Nano Lett. 7, 3013 (2007) ;

[8] Nish, A. et al. Nanotechnology 19, 095603 (2008) ;

[9] Hwang, J.-Y. et al., J. Am. Chem. Soc. 130, 3543-3553 (2008) ;

[10] Gaufrès E. et al., Appl. Phys. Lett. 96, 231105 (2010) ;

[11] Gao, J. et al. Carbon 49, 333 (2011);

[12] Tange M. et al. ACS Appl. Mater. Interfaces 4, 6458 (2012)

[13] Sarti F. et al Nano Research 9, 2478 (2016)

[14] Balestrieri M. et al Advanced Functional Materials 1702341 (2017).

Etude théorique et expérimentale du potentiel chimique de Li dans Si : effet de l’état de contrainte, de l’état de lithiation et de la température

SL-DRF-20-0599

Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire d’étude des éléments légers (LEEL)

Saclay

Contact :

Magali GAUTHIER

Maylise NASTAR

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Magali GAUTHIER
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LEEL

01 69 08 45 30

Directeur de thèse :

Maylise NASTAR
CEA - DEN/DMN/SRMP

0169088194

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/magali.gauthier/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/leel/

Avec une capacité spécifique théorique dix fois supérieure à celle du graphite, le silicium est un matériau très prometteur pour les électrodes négatives de batteries Li-ion. Toutefois, deux problèmes majeurs existent: l’expansion volumique du matériau lors de l’alliage avec le Li et la formation continue de la SEI (Solid Electrolyte Interphase). Pour y remédier, la piste privilégiée est l’utilisation d’électrodes Si/graphite avec de 5 à 10 %m de Si. L’insertion de Li dans Si et dans le graphite se fait toutefois via des mécanismes différents, à des potentiels différents et suit ainsi des cinétiques différentes. Alors que le graphite est peu perturbé par la température et les contraintes, on s’attend à un fort effet du champ de contrainte, de la concentration en Li et de la température sur le potentiel électrochimique dans Si. Il est donc essentiel de comprendre ces effets pour appréhender par exemple la compétition d’insertion du Li entre le Si et le graphite. Dans cette thèse, nous proposons de 1) mesurer et modéliser à partir de l’échelle atomique, l’effet des contraintes, de la concentration en Li et de la température sur le potentiel et la diffusion de Li dans Si; 2) modéliser les hétérogénéités du champ de contrainte et du potentiel de Li entre le cœur et la surface de la particule et 3) contrôler l’état de contrainte du matériau en jouant sur la taille des particules de Si. Un couplage systématique simulation-expérience alimentera et validera les modèles thermodynamiques et cinétiques de l’anode Si/graphite.
Analyse de bactéries magnétotactiques dans un microcontainer

SL-DRF-20-0559

Domaine de recherche : Biotechnologie, biophotonique
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Florent Malloggi

Damien FAIVRE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2020

Contact :

Florent Malloggi
CEA - DSM/IRAMIS/NIMBE/LIONS

+3316908 6328

Directeur de thèse :

Damien FAIVRE
CEA - DRF/BIAM/SBVME/LBC

04 42 25 22 75

Page perso : http://iramis.cea.fr/nimbe/Pisp/florent.malloggi/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Voir aussi : http://biam.cea.fr/drf/biam/english/Pages/laboratories/lbc/magneto-bacteria.aspx

Le traitement des déchets est un problème sociétal important qui peine à trouver des solutions innovantes. L'utilisation de bactéries magnétotactiques à même de bio-minéraliser les déchets pourrait être une approche très prometteuse. C’est dans ce contexte que nous nous proposons de faire des études systématiques de viabilité de bactéries en présence de différentes espèces d’ion et sous rayonnement. Pour cela nous développerons un système microfluidique capable d’isoler et d’étudier les bactéries dans différentes conditions expérimentales. Ces mesures nous permettrons de déterminer l'influence de l'environnement chimique et physique sur la nucléation et l'organisation des magnétosomes au niveau de la cellule unique.
Cubosomes multi-fonctionnels pour la lutte contre l'antibiorésistance

SL-DRF-20-0596

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Christophe FAJOLLES

Patrick GUENOUN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2019

Contact :

Christophe FAJOLLES
CEA - DSM/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 99 60

Directeur de thèse :

Patrick GUENOUN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01-69-08-74-33

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/christophe.fajolles/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Le sujet s’inscrit dans un projet plus large impliquant des équipes de chimie, physico-chimie et biophysique, ayant pour objet la création de nouvelles nano-plateformes lipidiques fonctionnelles pour la délivrance de composés bioactifs. Les bithérapies associant deux antibiotiques de classes distinctes s’inscrivent comme application de choix dans ce projet pour l’espoir qu’elles suscitent dans la lutte contre l’antibiorésistance.

Le projet propose un concept innovant à travers la formation de nanostructures, les cubosomes réactifs, dont les dimensions, la densité de surface, permettront de contrôler finement les propriétés multiples.

A partir d’avancées récentes, nous envisageons de développer une méthode permettant la préparation de ces phases lipidiques cubiques in-situ. La stratégie s’appuie sur la souplesse de la réaction d’ouverture nucléophile d’un époxyde commercial analogue de la monooléine, le principal « ingrédient » dans la préparation des cubosomes.

La structure des cubosomes sera caractérisée par différentes techniques, comme la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS), la cryo-microscopie électronique (Cryo-EM), la RMN, la calorimétrie différentielle. La caractérisation guidera le travail de synthèse.
Developpement de méthodes de fonctionnalisation des nanotubes de carbone et du graphène pour la conversion d’énergie

SL-DRF-20-0059

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Innovation, Chimie des Surfaces Et Nanosciences (LICSEN)

Saclay

Contact :

Stéphane CAMPIDELLI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Stéphane CAMPIDELLI
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

01-69-08-51-34

Directeur de thèse :

Stéphane CAMPIDELLI
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

01-69-08-51-34

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/stephane.campidelli/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/licsen/

Le but de cette thèse est de développer des nouvelles méthodes de fonctionnalisation des nanomatériaux carbonés (nanotubes de carbone et graphène) possédant à la fois les avantages des méthodes covalentes (stabilité des assemblages, facilité de purification et de manipulation) et celles des méthodes non-covalentes (conservation intacte du système p-conjugué des nanotubes/du graphène) sans les inconvénients respectifs de ces deux méthodes.

L’intérêt de ce projet va bien au-delà de la simple fonctionnalisation de nano-objets : d’un point de vu fondamental, ces travaux vont permette d’étudier la façon dont les molécules interagissent et se déposent à la surface des nanomatériaux. Le contrôle de ces propriétés peut permettre de maximiser certaines interactions et favoriser, par exemple, le tri des nanotubes de carbone en fonction de leur chiralité. D’un point de vu plus applicatif et en fonction des matériaux qui vont interagir avec les nanotubes/graphène des applications dans le domaine du photovoltaïque, de la catalyse, de l’électronique et la spintronique moléculaire peuvent émerger.
Décarboxylation des acides gras pour la synthèse d'alcanes biosourcés

SL-DRF-20-0492

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire de Chimie Moléculaire et de Catalyse pour l’Energie (LCMCE)

Saclay

Contact :

Thibault CANTAT

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Thibault CANTAT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LCMCE

01 69 08 43 38

Directeur de thèse :

Thibault CANTAT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LCMCE

01 69 08 43 38

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/thibault.cantat/index.html

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lcmce/

A l’heure actuelle, les carburants proviennent à près de 90% des ressources fossiles. Non seulement ces ressources

restent limitées dans le temps et sont amenées à disparaître mais leur combustion entraîne également un relargage de

CO2 dans l’atmosphère, accélérant ainsi le réchauffement climatique. Une alternative serait d’utiliser comme

carburants des composés biosourcés, comme les acides gras contenant de longues chaînes carbonées (C4-C28) à l’instar

des dérivés du pétrole. Ces composés sont par exemple aujourd’hui transformés en leur esters méthyliques pour

donner le biodiesel (B100). Néanmoins, les fonctions oxygénées présentes dans ces molécules limitent leur utilisation

car elles leur confèrent souvent des propriétés physiques très différentes des alcanes classiquement employés (point

de fusion plus élevé, compatibilité limitée avec les moteurs actuels, stabilité chimique plus faible…). Désoxygéner ces

acides gras permettrait donc de pallier ces problèmes. Cette décarboxylation a pour le moment été étudiée

essentiellement en catalyse hétérogène ou avec des métaux supportés mais la réaction requiert dans ces conditions de

hautes températures, souvent de l’ordre de 300 °C, qui entraînent des réactions secondaires comme le craquage des

alcanes, la formation de charbon ou des isomérisations.[1]



Dans ce projet, nous nous proposons d’étudier cette réaction en catalyse homogène afin de réaliser la même réaction

en conditions plus douces et donc plus sélectives vis-à-vis de la formation d’alcanes à partir d’acides saturés comme

l’acide laurique (C12), l’acide palmitique (C16) ou l’acide stéarique (C18). Le recours à la catalyse homogène permettra

également de développer des conditions sélectives pour la décarbonylation (formation d’alcools) ou la désoxygénation

en alcènes de ces acides, permettant ainsi l’obtention d’alcools et d’alcènes biosourcés, deux transformations

représentant un plus grand défi compte-tenu de la thermodynamique défavorable.



Fort de son expertise en catalyse et en études mécanistiques, mais aussi grâce aux connaissances développées dans les

réactions de décarboxylation,[2] le LCMCE pourra mener à bien ce projet. Le laboratoire est en effet équipé pour travailler

sous atmosphère inerte avec des rampes de Schlenk sous argon et azote, ainsi qu’avec quatre boîtes à gants sous

atmosphère d’argon. La manipulation des gaz est possible soit à pression atmosphérique sur les rampes de Schlenk en

utilisant des bouteilles de gaz, à plus hautes pressions en système Fisher-Porter (pour des pressions jusqu’à 10 bars) ou

en autoclaves permettant d’atteindre des pressions de 180 bars et des températures de 250 °C. Les équipements

d’analyses incluent un appareil RMN 400 MHz multi-noyaux, un spectromètre IR, une GC équipée pour l’analyse des

gaz courants, une GC/MS (CO2, CO…) et une cellule électrochimique utilisable en atmosphère inerte. Les calculs DFT

seront réalisés grâce à une allocation annuelle de 500 000 heures scalaires sur les centres de calculs nationaux IDRIS et

CINES.



Ce projet pourra être mené en collaboration avec une équipe qui développe la fabrication et l’isolement d’acides gras

à partir de microalgues, nous permettant ainsi d’utiliser un intrant directement issu de la biomasse. La comparaison

avec d’autres méthodes comme la photodécarboxylation par des enzymes, développée au sein du CEA,[3] est également

un axe de développement de ce projet.



[1] Abdullah et al., Renewable and Sustainable Energy Reviews 2015, 42, 1223.

[2] Cantat, Audisio et al., J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 780 ; Imberdis, Thèse de doctorat Chimie Paris Saclay, 2019, 2019SACLS306.

[3] Beisson et al., Science 2017, 357, 903.
Extraction liquide-liquide en milieu supercritique et désextraction associée

SL-DRF-20-0558

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Innovation, Chimie des Surfaces Et Nanosciences (LICSEN)

Saclay

Contact :

Jean-Christophe GABRIEL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Jean-Christophe GABRIEL
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

0438780257

Directeur de thèse :

Jean-Christophe GABRIEL
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

0438780257

Page perso : http://inac.cea.fr/Phocea/Pisp/index.php?nom=jean-christophe.gabriel

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/licsen/

Voir aussi : https://fr.linkedin.com/in/jcpgabriel

L’objectif de ce travail de thèse, sera de démontrer une approche viable d’extraction en milieu supercritique ainsi que pour la désextraction. Pour cela, l’approche devra permettre d’extraire d’une solution aqueuse, et de façon spécifiques, certains éléments chimiques, par exemple tels que les terres rares (pour leur intérêt propre mais aussi comme simulant d’actinides). Cette solution pourra être une simulation d’un jus de dissolution (lixiviat) ou d’une solution issue d’un processus de décontamination.



Lors de sa thèse, l'étudiant sera exposé à un environnement pluridisciplinaire et amené à réaliser des expériences dans des domaines variés tels que la chimie organique ou moléculaire, la physico-chimie, et les méthodes de caractérisation. Pour la réalisation de ces dernières, il aura accès à une gamme très large et variée d'équipements allant du microscope optique au synchrotron de dernière génération (ESRF),diffraction des RX, en passant par le SAXS, les spectroscopies RMN, FTIR et UV-Vis. L’étudiant sera aussi amené à publier ses résultats à des congrès internationaux ou dans des journaux scientifiques à comité de lecture ainsi que, le cas échéant, à protéger ses inventions par le biais du dépôt de demandes de brevets et encadrer des stagiaires.



Cette thèse est donc une excellente opportunité de croissance professionnelle tant d'un point de vue de vos connaissances, que de vos savoir-faire et capacités en communication écrite ou orale.

Materiaux composites à base de TiO2 et graphène pour application dans le domaine de l’energie

SL-DRF-20-0593

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Edifices Nanométriques (LEDNA)

Saclay

Contact :

Nathalie HERLIN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Nathalie HERLIN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LEDNA

0169083684

Directeur de thèse :

Nathalie HERLIN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LEDNA

0169083684

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=herlin

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/ledna/

Dans le contexte environnemental actuel, la demande de solutions innovantes en matière d'énergie et d'énergies renouvelables, la conversion d'énergie et d'énergie de l'énergie solaire, etc. ... une réponse efficace et durable nécessite la mise en œuvre d'une stratégie centrée sur une nouvelle approche des "matériaux" pour l'énergie ". On se focalisera dans le cadre de cette thèse sur la pyrolyse Laser comme méthode de synthèse de tels matériaux
Nanoparticules fonctionnalisées pour la radiosensibilisation

SL-DRF-20-0532

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Innovation, Chimie des Surfaces Et Nanosciences (LICSEN)

Saclay

Contact :

Geraldine CARROT

Jean-Philippe RENAULT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Geraldine CARROT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

01 69 08 41 47

Directeur de thèse :

Jean-Philippe RENAULT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 15 50

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=carrot

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/licsen/

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Ce projet repose sur le développement de nouveaux systèmes de relargage de principes actifs basés sur la dégradation de polymères par irradiation. Ce type de stimulus n’a jamais été exploré auparavant, pour de telles applications. Cela permet d’envisager un vrai couplage radiothérapie/ chimiothérapie qui se différencie du simple relargage ciblé. L’objectif est de réaliser la synthèse d’une bibliothèque de copolymères amphiphiles originaux, avec un bloc polymère soluble dans l’eau/biocompatible, et un autre bloc hydrophobe/radiosensible. L’auto-assemblage dans des micelles ou des vésicules mènera à des objets avec un coeur radiosensible où sera localisé le principe actif. Le premier avantage de ces nouveaux systèmes est de contrôler plus finement le ciblage des principes actifs vers les cellules tumorales afin de limiter les effets secondaires liés à la chimiothérapie et la radiothérapie, via la position du faisceau d’irradiation et/ou les doses absorbées.
Réduction Sélective des Oxydes d'Azote (nitrates)

SL-DRF-20-0489

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire de Chimie Moléculaire et de Catalyse pour l’Energie (LCMCE)

Saclay

Contact :

Lucile ANTHORE

Thibault CANTAT

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Lucile ANTHORE
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LCMCE

01 69 08 91 59

Directeur de thèse :

Thibault CANTAT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LCMCE

01 69 08 43 38

Page perso : http://iramis.cea.fr/nimbe/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=lanthore

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lcmce/

La majorité des produits azotés produits industriellement résultent de la réduction du diazote atmosphérique N2 par le procédé Haber-Bosch, qui consomme à lui seul plus de 1% de l’énergie fossile mondiale par an. En outre, ce procédé est étroitement lié au dérèglement du cycle du carbone. En effet, l’hydrogène nécessaire à cette réduction provient essentiellement du réformage du méthane. Ainsi, trois molécules de CO2 sont produites pour 8 molécules de NH3. L’ammoniaque NH3 résultant de ce procédé très gourmand en énergie est ensuite oxydé, la plupart du temps par oxydation catalytique, pour produire les autres degrés d’oxydation de l’azote comme les nitrates NO3-, les nitrites NO2- ou les gaz NO, N2O et NO2.[1] Outre des problèmes de sélectivité lors de l’oxydation et une perte énergétique importante, ces procédés industriels sont en cycle ouvert sur le cycle naturel de l’azote, le processus de réduction des hauts degrés d’oxydation n’étant assuré que par la dénitrification naturelle. Les activités humaines conduisent donc à une accumulation des oxydes d’azote comme les nitrates dans la nature et à des problèmes de pollution.[2]



Utiliser la réduction des oxydes d’azote à haut degré d’oxydation comme les nitrates (+V) pour obtenir les autres dérivés azotés et mimer les procédés naturels de dénitrification et de réduction anaérobique permettrait de recycler l’azote. Pour ce faire, une étude de la réduction de la liaison N–O est nécessaire afin d’en contrôler la sélectivité et de permettre la formation des différents oxydes d’azote avec une dépense énergétique plus faible.



Ce projet vise ainsi à utiliser des réducteurs chimiques (silanes, boranes), doux et sélectifs pour réduire la liaison N–O. L’accent sera également mis sur la compréhension des mécanismes mis en jeu grâce à des études mécanistiques expérimentales (cinétiques, études RMN…) associées à la chimie théorique (calculs DFT). L’utilisation de ces oxydes d’azote pour la synthèse de dérivés azotés à haute valeur ajoutée (amines, amides, urées) sera étudiée dans un second temps. Ce projet capitalisera sur les premiers résultats obtenus au laboratoire dans la réduction du protoxyde d’azote N2O en diazote N2,[3] ainsi que sur l’expertise du LCMCE en catalyse et en études mécanistiques, essentiellement appliquée aujourd’hui à la valorisation des molécules carbonées comme le CO2, le CO ou la biomasse via la réduction de la liaison C–O.



[1] J. G. Chen et al. Science 2018, 360, eaar6611.

[2] N. Lehnert et al. Nat. Rev. Chem. 2018, 2, 278.

[3] L. Anthore-Dalion, T. Cantat et al., submitted.
Surfaces greffées de polymères bioactifs pour limiter la résistance des bactéries

SL-DRF-20-0793

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Innovation, Chimie des Surfaces Et Nanosciences (LICSEN)

Saclay

Contact :

Geraldine CARROT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Geraldine CARROT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

01 69 08 41 47

Directeur de thèse :

Geraldine CARROT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

01 69 08 41 47

Page perso : http://iramis.cea.fr/nimbe/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=carrot

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/licsen/

Les bactéries sont omniprésentes dans notre environnement qu’il soit naturel, industriel, médico-hospitalier… Leur présence n’est généralement pas néfaste, elle peut même être bénéfique. Néanmoins, certaines d’entre elles étant pathogènes, elles peuvent représenter un véritable danger pour l’homme et être à l’origine de problèmes sanitaires et de santé publique parfois sévères. Maîtriser cette flore microbienne ainsi que son développement restent aujourd’hui encore de véritables challenges dans différents secteurs d’applications.



De très récentes études ont montré qu’après seulement quelques heures d’adhésion à la surface des supports récepteurs, les bactéries étaient capables de « sentir » le contact avec les surfaces et de modifier leur protéome. Parmi les protéines sur ou sous exprimées, certaines sont impliquées dans la réactivité des bactéries aux antimicrobiens. Ces données originales pourraient expliquer certains des phénomènes de résistance aujourd’hui observés. Quelles sont les caractéristiques de surfaces impliquées dans ces évolutions physiologiques ’ Voilà une question centrale à laquelle il est aujourd’hui essentiel d’apporter des éléments de connaissances et de réponses pour pouvoir, à terme, intervenir sur le choix des surfaces au contact ou sur les modifications de surfaces à réaliser (implants, environnement médico-hospitalier, etc..).



La thèse proposée sera donc centrée sur la conception de surfaces modifiées par des polymères déjà étudiés précédemment (projet ANR BRICAPAC), montrant des interactions fortes avec les bactéries et un effet bactériostatique modulable. Ici, on va chercher à mieux comprendre l’impact de telles interactions en modifiant les paramètres physico-chimiques de la couche polymère. On cherchera également à greffer d’autres types de polymères avec par exemple des charges différentes ou à former des copolymères amphiphiles ou ampholytes. Des surfaces 3D seront également greffées (à partir de nanoparticules) afin d’étudier l’impact des interactions en solution. Enfin, des surfaces nanostructurées à motifs définis pourront être obtenues à partir de polymères ou de nanoparticules greffées, grâce aux techniques d’impression jet d’encre. Ces nouvelles surfaces devraient permettre d’identifier les facteurs à l’origine des adaptations précédemment discutées (composition chimique, forces d’adhésion bactéries/surfaces, contraintes mécaniques…). La thèse proposée concernera donc l’étude de la réactivité aux agents antimicrobiens des bactéries, pathogènes ou non, après adhésion à ces surfaces. Elle sera réalisée en étroite collaboration avec une équipe partenaire spécialisée dans l’étude de la bioadhésion et de la réactivité des bactéries fixées (AgroParisTech INRA, UMR GMPA, Massy).

Synthèse et propriétés optiques de nanoparticules de graphène

SL-DRF-20-0058

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Innovation, Chimie des Surfaces Et Nanosciences (LICSEN)

Saclay

Contact :

Stéphane CAMPIDELLI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Stéphane CAMPIDELLI
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

01-69-08-51-34

Directeur de thèse :

Stéphane CAMPIDELLI
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

01-69-08-51-34

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/stephane.campidelli/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/licsen/

Depuis sa découverte qui a valu le Prix Nobel de Physique à A. Geim et K. Novoselov en 2010, le graphène a provoqué l’engouement de la communauté scientifique. À cause de ces propriétés électroniques, le graphène est vu comme un matériau de choix pour de très nombreuses applications : électronique/optoélectronique rapide et flexible, électrode ou matériau actif dans le domaine des énergies renouvelables (photovoltaïque, piles à combustible, supercondensateurs).



Pour de nombreuses applications, il convient d’être capable de modifier et de contrôler les propriétés électroniques du graphène. Ceci peut être réalisé grâce à l’apport de la chimie organique. Dans ce sujet, nous proposons de synthétiser des motifs graphéniques en particulier des nanoparticules de graphène et d’étudier leurs propriétés d’absorption et d’émission dans l’IR. Ce projet sera développé en collaboration avec des physiciens, le candidat devra donc avoir un gout prononcé pour le travail pluridisciplinaire.
Synthèse par pyrolyse laser de photocatalyseurs pour la fabrication d’alcènes

SL-DRF-20-0583

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Edifices Nanométriques (LEDNA)

Saclay

Contact :

Nathalie HERLIN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Nathalie HERLIN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LEDNA

0169083684

Directeur de thèse :

Nathalie HERLIN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LEDNA

0169083684

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=herlin

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/ledna/

Dans la thématique générale des nouveaux matériaux pour l’environnement, on cherchera à optimiser la formation d’alcanes ou d’alcènes à partir de la biomasse par photocatalyse à l’aide de catalyseurs fabriqués par pyrolyse Laser. Les alcènes sont un produit essentiel pour la pétrochimie ou encore la chimie des polymères, et sont généralement obtenus par réaction catalytique après chauffage à 350-400°C. La photocatalyse utilisant la lumière solaire representerait ainsi une alternative économique en énergie et non polluante. A la suite de l’absorption de la lumière par le photocatalyseur, la dégradation d’alcools sera étudiée en vue de la production d’alcanes ou d’alcènes. Ce sujet correspond à une collaboration entre deux équipes: le Laboratoire des Edifices Nanométriques (UMR NIMBE) où seront effectuées les synthèses de matériau et l’Institut de Recherche sur la Catalyse de Lyon (IRCELYON) à Lyon où sera étudiée la photocatalyse.
Utilisation de gaz issus du CO2 pour la synthèse de molécules à haute valeur ajoutée

SL-DRF-20-0491

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire de Chimie Moléculaire et de Catalyse pour l’Energie (LCMCE)

Saclay

Contact :

Emmanuel NICOLAS

Thibault CANTAT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Emmanuel NICOLAS
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LCMCE

01 69 08 26 38

Directeur de thèse :

Thibault CANTAT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LCMCE

01 69 08 43 38

Page perso : http://iramis.cea.fr/nimbe/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=enicolas

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lcmce/

La synthèse industrielle de produits chimiques repose actuellement sur des voies d'oxydation de composés fossiles. Dans le contexte actuelle de transition énergétique et de réduction de la dépendance aux produits pétroliers, de nouvelles voies de sources de carbone doivent être utilisées pour permettre de maintenir la production de ces composés indispensables à nos sociétés. Le CO2 est un bon candidat, mais est peu réactif. Sa conversion en CO, couplé à la production d'H2 par électrolyse, permet la formation de syngas (mélange CO:H2) qui est un gaz réactif permettant la synthèse de nombreux produits chimiques, entre autres grâce au procédé Fisher-Tropsch.



Nous proposons dans ce projet de thèse de concevoir de nouveaux catalyseurs permettant la synthèse d'alkylamines par réaction de Fisher-Tropsch sur des amines, en utilisant des syngas issus de sources renouvelables. Le ou la doctorant(e) cherchera de nouveaux catalyseurs, les optimisera, en les testant dans la réaction de Fisher-Tropsch sur amines. L'objectif sera d'avoir un catalyseur à la fois efficace, sélectif, et peu sensible à des contaminants tels que O2 ou H2O. Une fois ce système optimisé, le catalyseur sera testé dans des dispositifs à concevoir et construire, permettant l'utilisation de syngas réels fournis par d'autres groupes au CEA, formés par gaséification de biomasse par exemple.
Catalyseurs supportés en puce microfluidique.

SL-DRF-20-0450

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Florent Malloggi

Jean-Philippe RENAULT

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Florent Malloggi
CEA - DSM/IRAMIS/NIMBE/LIONS

+3316908 6328

Directeur de thèse :

Jean-Philippe RENAULT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 15 50

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/florent.malloggi/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

L’objectif de ce sujet est de contribuer au développement d'une plateforme légère et généraliste pour étudier l’influence de la porosité et de la nature du support sur des réactions catalytiques supportées d’intérêt.
Détection par fluorescence et dosimétrie chimique lointaine et discriminante de termes sources alpha/beta

SL-DRF-20-0390

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Service Laboratoire Interactions, Dynamique et Lasers (LIDyL)

Saclay

Contact :

Gérard BALDACCHINO

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Gérard BALDACCHINO
CEA - DRF/IRAMIS/LIDYL

01 69 08 57 02

Directeur de thèse :

Gérard BALDACCHINO
CEA - DRF/IRAMIS/LIDYL

01 69 08 57 02

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/gerard.baldacchino/

Labo : http://iramis.cea.fr/LIDYL/dico/

Dans le cadre de l'Assainissement et du Démantèlement d'installations nucléaires, il est important de localiser très rapidement des termes sources alpha, beta et gamma en surface et susceptibles d'être traités, isolés et évacués du site dans des filières règlementées. L'imagerie gamma est une technique qui fonctionne très bien actuellement. Par contre, les sources alpha ou beta ne sont localisables qu'au contact des matériaux, en surface, car ces émissions ne se propagent pas sur des distances de plus de quelques cm. La dosimétrie par fluorescence et la capture chimique durant les processus de radiolyse ont fait d'énorme progrès récemment. Cela a permis par exemple de mettre en évidence les effets de densité d'ionisation et de Transfert d'Energie Linéique (effet de TEL) en radiolyse de l'eau par des ions lourds et des alpha. Les beta et les alpha rencontrés dans le nucléaire ont des TEL très différents amenant à des rendements très différents de production des radicaux libres (H, OH, electron hydraté, HO2) et de molécules (H2, H2O2), issus de l'ionisation de l'eau. L'objectif de la thèse proposée est d'exploiter ces différences en utilisant des capteurs chimiques non toxiques produisant une molécule fluorescente détectable à longue distance (objectif, plusieurs mètres), sous illumination laser. En partant des mécanismes chimiques connus, le doctorant devra donner les conditions expérimentales et appliquées (sur le terrain) permettant l'acquisition d'images exploitables rapidement.
Excitations éléctroniques du borophène : nouvel outil graphique pour la densité éléctronique

SL-DRF-20-0552

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Saclay

Contact :

Francesco SOTTILE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Francesco SOTTILE
Ecole Polytechnique - UMR 7642

0169334549

Directeur de thèse :

Francesco SOTTILE
Ecole Polytechnique - UMR 7642

0169334549

Page perso : https://etsf.polytechnique.fr/People/Francesco

Labo : https://etsf.polytechnique.fr

Pour la compréhension des matériaux et pour la conception de nouvelles fonctionnalités aux frontières de la connaissance, la description, l’analyse et la prévision des effets dues aux excitations électroniques revêtent une importance primordiale. Ces excitations impliquent des modifications de la densité électronique  qui sont cruciales pour les applications comme pour des questions fondamentales. En fait, les fluctuations de densité sont directement liées à des concepts physiques importants tels que les plasmons, des oscillations de charge qui font un lien entre la physique classique décrite par les équations de Maxwell, et les phénomènes quantiques, comme la plasmonique.



Dans ce projet de thèse, nous proposons de construire une approche intuitive pour l'analyse des excitations électroniques, basée sur la détermination et la visualisation précises de la densité électronique dans l'espace réel et dans le temps. Ceci donnera lieu à un nouvel outil pour la description des propriétés électroniques des matériaux. En régime de réponse linéaire, cette approche nécessite une connaissance complète de la polarisabilité. Cela va bien au-delà de l'état de l’art dans les calculs ab initio, par exemple de l'absorption optique, qui donnent uniquement la composante macroscopique de la polarisabilité. Nous proposons de développer ce nouvel outil pour étudier les caractéristiques plasmoniques du borophène (unique plan atomique d'atomes de bore), nouvelle structure dotée de caractéristiques uniques, notamment un polymorphisme et une anisotropie inhabituelles, une coexistence de métallicité et de transparence, une grande flexibilité et une phase supraconductrice.
Génération d'impulsions UVX attosecondes pour l'étude en temps réel de l'ionisation ultrarapide des gaz

SL-DRF-20-0601

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Service Laboratoire Interactions, Dynamique et Lasers (LIDyL)

Attophysique (ATTO)

Saclay

Contact :

Pascal SALIERES

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Pascal SALIERES
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/ATTO

0169086339

Directeur de thèse :

Pascal SALIERES
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/ATTO

0169086339

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/pascal.salieres/

Labo : http://iramis.cea.fr/LIDYL/atto/

Voir aussi : http://attolab.fr/

Résumé :

L’étudiant-e génèrera des impulsions UVX attosecondes à l’aide d’un laser Titane:Saphir intense (Equipement d’Excellence ATTOLab), puis les utilisera pour étudier la dynamique d’ionisation de gaz atomiques et moléculaires : éjection d’électrons, réarrangements électroniques dans l’ion, migration de charge…



Sujet détaillé :

Ces dernières années, la génération d’impulsions sub-femtosecondes, dites attosecondes (1 as=10-18 s), a connu des progrès spectaculaires. Ces impulsions ultrabrèves ouvrent de nouvelles perspectives d’exploration de la matière à une échelle de temps jusqu’alors inaccessible. Leur génération repose sur la forte interaction non linéaire d’impulsions laser infrarouges (IR) brèves (~20 femtosecondes) et intenses avec des gaz atomiques ou moléculaires. On produit ainsi les harmoniques d’ordre élevé de la fréquence fondamentale, sur une large gamme spectrale (160-10 nm) couvrant l’extrême ultraviolet (UVX). Dans le domaine temporel, ce rayonnement cohérent se présente comme un train d’impulsions d’une durée de ~100 attosecondes [1]. Pour générer des impulsions isolées, il est nécessaire de confiner la génération dans une porte temporelle ultrabrève, ce qui implique la mise en œuvre de diverses techniques optiques de confinement.



Avec ces impulsions attosecondes, il devient possible d’étudier les dynamiques les plus rapides dans la matière, celles associées aux électrons, qui se déroulent naturellement à cette échelle de temps. La spectroscopie attoseconde permet ainsi l’étude de processus fondamentaux tels que la photo-ionisation et s’intéresse à la question : combien de temps faut-il pour arracher un électron à un atome ou une molécule ’ La mesure de ces délais d’ionisation est actuellement un sujet « chaud » dans la communauté scientifique. En particulier, l’étude de la dynamique d’ionisation près des résonances permet d’accéder à des informations très fines sur la structure atomique/moléculaire, telles que les réarrangements électroniques dans l’ion suite à l’éjection d’un électron [2].



L’objectif de la thèse est tout d’abord de générer des impulsions attosecondes de durée et fréquence centrale adaptées à l’excitation de différents systèmes atomiques et moléculaires. L’objectif est ensuite de mesurer l’instant d’apparition des particules chargées, électrons et ions. Enfin, la mesure de la distribution angulaire des électrons émis, combinée à l’information temporelle, permettra de reconstruire le film complet 3D de l’éjection des électrons.

Le travail expérimental comprendra le développement et la mise en œuvre d’un dispositif, installé sur le laser FAB1 de l’Equipement d’Excellence ATTOLab, permettant : i) la génération de rayonnement attoseconde ; ii) sa caractérisation par interférométrie quantique ; iii) son utilisation en spectroscopie de photoionisation. Les aspects théoriques seront également développés. L’étudiant(e) sera formé(e) en optique ultrarapide, physique atomique et moléculaire, chimie quantique, et acquerra une large maitrise des techniques de spectroscopie de particules chargées. Des connaissances en optique, optique non linéaire, physique atomique et moléculaire, sont une base requise.

Le travail de thèse donnera lieu à des campagnes d’expériences dans des laboratoires français et européens associés (Lund, Milan).



Références :

[1] Y. Mairesse, et al., Science 302, 1540 (2003)

[2] V. Gruson, et al., Science 354, 734 (2016)

Optimisation de l'émission plasmonique d'électrons chauds par des nanoobjets métalliques pour la thérapie oncologique photodynamique ciblée

SL-DRF-20-0295

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire d’Electronique et nanoPhotonique Organique (LEPO)

Saclay

Contact :

Ludovic DOUILLARD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Ludovic DOUILLARD
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LEPO

01 69 08 36 26

Directeur de thèse :

Ludovic DOUILLARD
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LEPO

01 69 08 36 26

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/ludovic.douillard/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/LEPO/

L’interaction d’une nanoparticule métallique avec une impulsion de lumière ultrabrève s’accompagne notamment d’une émission d'électrons chauds, d’intérêt pour les applications biomédicales en particulier les thérapies oncologiques ciblées. Liée à l’occurrence de résonances plasmons au sein d’une nanoparticule métallique, cette émission se manifeste dans la fenêtre de transparence du corps humain (rouge 700 nm - proche infrarouge 1500 nm) autorisant un large accès thérapeutique. En milieu biologique, les électrons émis génèrent localement des espèces réactives de l’oxygène (reactive oxygen species ROS) dans un rayon de l’ordre du micromètre autour de la source. Ces espèces ROS sont la source d’un important stress oxydatif pour les cellules, agent moteur des photothérapies en cours de développement.



Ce travail a pour objectif d’optimiser la production des électrons chauds par un objet métallique de dimension sublongueur d’onde en vue d’applications biomédicales, en particulier les thérapies photothermiques et photodynamiques appliquées au cancer du sein. Il s’agit d’un travail à dominante expérimentale en collaboration étroite avec un partenariat pertinent de physiciens, chimistes, biologistes et oncologues (CEA, CentraleSupélec, ENS Paris Saclay, AP-HP Hôpital Avicenne). Il bénéficiera de l’expérience acquise par le groupe CEA IRAMIS SPEC en microscopie LEEM / PEEM (Low Energy Electron / PhotoEmission Electron Microscopy), dont le principe repose sur le suivi de la distribution des électrons émis en réponse à une résonance plasmon. Cette technique permet notamment de déterminer, à l’échelle de l’objet individuel, la dynamique temporelle d’émission des électrons et leurs distributions tant spatiale qu’énergétique au travers de la mesure de leur spectre d'énergie cinétique.



Dans le cadre du projet INSERM Plan Cancer HEPPROS, les nanoobjets cibles optimisés pour une émission efficace d'électrons chauds, sont recouverts d'un polymère biocompatible pour la conduite d’études in vitro et in vivo sur des tumeurs de la bibliothèque tumorale de l'Hôpital Avicenne.



Mots clefs : Thérapie photodynamique, électrons chauds, plasmon, laser, photoémission, PEEM, LEEM



[Douillard 2017, 2012, 2011] S. Mitiche et al. J. of Phys. Chem. C 121 (2017) 4517–4523, C. Awada, et al. J. of Phys. Chem. C 16 (2012) 14591, L. Douillard, F. Charra. J. of Phys. D: Applied Physics 44 (2011) 464002, C. Hrelescu, et al. Nano Lett. 11 (2011) 402–407



Laboratoire d’accueil CEA IRAMIS SPEC UMR 3680

Correspondant CEA chargé du suivi de la thèse ludovic.douillard@cea.fr

Ecole doctorale Ondes et Matière, Univ. Paris Saclay.
Phase de Coulomb dans les réseaux hyperkagome de terre rare

SL-DRF-20-0539

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe 3 Axes (G3A)

Saclay

Contact :

SYLVAIN PETIT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

SYLVAIN PETIT
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/G3A

01 69 08 60 39

Directeur de thèse :

SYLVAIN PETIT
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/G3A

01 69 08 60 39

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=spetit

Labo : http://www-llb.cea.fr/NFMQ/

Au cours des dernières décennies, les recherches en physique du solide ont vu l'émergence d'une physique riche et nouvelle, dépassant le paradigme de Néel et transcendant les descriptions conventionnelles basées sur la théorie de Landau. Le magnétisme frustré a largement contribué à ces développements, grâce à de nouveaux concepts tels que la "phase de Coulomb", un état de matière extrêmement dégénéré mis au jour par la découverte de glace de spin dans des réseaux de pyrochlore de terres rares. Dans cette proposition de sujet de thèse, l'objectif est de poursuivre l'exploration et le développement de cette nouvelle physique, par l'étude de réseaux hyperkagomé de terres rares.



Sondes fluorescentes pour la détection de traces radioactives lors d’opération d’assainissement

SL-DRF-20-0385

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Jean-Philippe RENAULT

Thierry LEGALL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2020

Contact :

Jean-Philippe RENAULT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 15 50

Directeur de thèse :

Thierry LEGALL
CEA - DRF/JOLIOT/SCBM/LCB / Chimie Bioorganique

01 69 08 71 05

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=jrenault

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Les opérations de démantèlement des installations nucléaires nécessitent une localisation facile des contaminations radioactives. Dans ce cadre, les émetteurs alpha et beta sont particulièrement difficiles à traiter dans la mesure où leurs rayonnements sont peu pénétrants et donc nécessitent de venir avec des instruments de mesure au contact de la contamination. Nous pensons que des sondes profluorescentes radiosensibles, i.e. des sondes moléculaires devenant fluorescentes en présence de rayonnement, pourraient permettre une telle localisation.



Les sondes profluorescentes radiosensibles actuelles, en particulier celles de la famille des coumarines, ont changé considérablement notre compréhension de la chimie sous rayonnement en milieu hétérogène. Cependant elles sont encore trop peu sensibles pour pouvoir être utilisées pour localiser des traces radioactives. L’objectif de cette thèse est de préparer des composés de sensibilité améliorée et capables de fonctionner dans des milieux complexes (mousses, émulsions, films).
Vers des matériaux auto-réparants sous irradiation

SL-DRF-20-0386

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Jean-Philippe RENAULT

Geraldine CARROT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2020

Contact :

Jean-Philippe RENAULT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 15 50

Directeur de thèse :

Geraldine CARROT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

01 69 08 41 47

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=jrenault

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Nous proposons de mettre au point des systèmes de relargage contrôlés par radiolyse afin de développer des matériaux auto-réparants sous irradiation. La brique technologique de base que nous proposons ici repose sur des nano-systèmes (vésicules) très radiosensibles, mais stables dans le temps en absence de rayonnement. Nous pensons pouvoir développer de tels systèmes à partir de copolymères développés au NIMBE et inspirés des résines radiosensibles utilisées en nanolithographie. Ce système permet d’aller vers des systèmes autoréparants utiles dans les dispositifs d’emballage ou de confinement.
Vers une source d’ions pulsée polyvalente de haute brillance.

SL-DRF-20-0545

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Jean-Philippe RENAULT

Daniel Camparat

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2020

Contact :

Jean-Philippe RENAULT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 15 50

Directeur de thèse :

Daniel Camparat
Université Paris Saclay / Laboratoire Aimé Cotton - UMR 9188


Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=jrenault

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Les faisceaux ioniques sont devenus des outils indispensables pour des applications techniques en sciences des matériaux telles que la nanostructuration, le dopage, la microscopie et la spectroscopie de surface. Avoir un contrôle total sur la trajectoire spatio-temporelle d’un faisceau d’ions permettrait des applications complètement nouvelles à la fois appliquées et fondamentales. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons de développer une telle source d’ions déclenchée par laser. Cette source, visant des énergies allant jusqu'à la dizaine de keV, sera basée sur le développement de sources d’électrons photodéclenchées réalisées à IRAMIS et sur celui de sources d’ions de haute brillance du Laboratoire Aimé Cotton.
Colloïdes radiotactiques : vers des nanorobots de décontamination

SL-DRF-20-0434

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Florent Malloggi

Fabienne TESTARD

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Florent Malloggi
CEA - DSM/IRAMIS/NIMBE/LIONS

+3316908 6328

Directeur de thèse :

Fabienne TESTARD
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 96 42

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=jrenault

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Nous nous proposons de développer un nouveau type de matière active (au sens de la physique statistique) des colloïdes capables de se déplacer vers les sources de radioactivité (présentant donc un radiotactisme). Ces colloïdes puiseront leur énergie dans les produits de radiolyse (H2, H2O2) produits en particulier par les grains d’émetteurs alpha.
Métamateriaux auto-assemblés à base de copolymères à blocs

SL-DRF-20-0544

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Patrick GUENOUN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Patrick GUENOUN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01-69-08-74-33

Directeur de thèse :

Patrick GUENOUN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01-69-08-74-33

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/patrick.guenoun/index.html

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Les métamatériaux sont des matériaux "artificiels" qui sont créés pour atteindre des propriétés inaccessibles aux matériaux homogènes naturels. Ainsi en est-il de propriétés optiques comme des indices de réfraction négatifs qui peuvent être atteints par une structuration des métamatériaux à une échelle inférieure à celle de la longueur d’onde de la lumière. Dans ce travail de thèse, nous atteindrons une telle structuration (nanostructuration) en combinant l’auto-assemblage de copolymères sur des surfaces et l’insertion dans cet auto-assemblage de nanoparticules d’or. La matrice de copolymères fournit la nanostructuration à l’échelle et la géométrie voulue tandis que la présence d’or confère les propriétés optiques attendues. Cette thèse en collaboration entre le LIONS au CEA Saclay et le Centre de recherche Paul Pascal à Bordeaux bénéficiera des deux environnements pour mener une étude expérimentale qui consistera à préparer des surfaces, où des phases cylindriques ou bicontinues de copolymères seront orientées perpendiculairement au substrat. Après synthèse au laboratoire et insertion des nanoparticules d’or dans les structures, les propriétés optiques du matériau obtenu seront mesurées et analysées en vue de les modéliser.
Relever le défi de la transition vitreuse par manipulation optique de molécules.

SL-DRF-20-0287

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes (SPHYNX)

Saclay

Contact :

David CARRIÈRE

François LADIEU

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

David CARRIÈRE
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

0169085489

Directeur de thèse :

François LADIEU
CEA - DRF/IRAMIS

01 69 08 72 49

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/francois.ladieu/

Labo : http://iramis.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=214

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/Pisp/david.carriere/

D’après le prix Nobel P.W. Anderson, « Le problème non résolu le plus profond et le plus intéressant en théorie de la matière condensée est probablement la nature des verres et la transition vitreuse ». Cette citation reflète notre incapacité à trancher cette question : existe-t-il une phase vitreuse bien définie thermodynamiquement, ou au contraire les verres sont-ils toujours des états hors d’équilibre dont le temps de relaxation est si grand que le système apparait comme un solide ’ Cette ignorance résulte d’une difficulté intrinsèque : les techniques expérimentales utilisées pour mettre en évidence des transitions de phases thermodynamiques (par exemple, liquide/gaz ou liquide/cristal) ne peuvent s’appliquer car elles seraient pour les verres incompatibles avec les temps d’expérience usuels. Il faut donc une approche novatrice pour lever le mystère de la transition vitreuse, laquelle représente non seulement un défi fondamental, mais de plus conditionne bon nombre d’applications, puisque les verres sont des matériaux de grande importance technologique (fuselages d’avions, fibres optiques, systèmes photovoltaïques…).

Dans ce contexte, nous venons de construire « une expérience de pensée » proposée récemment par des physiciens théoriciens qui permettra de démontrer ou infirmer la présence d’une transition thermodynamique vers un état vitreux. L’expérience consiste à étudier la réponse d’un liquide surfondu dans lequel des molécules choisies aléatoirement sont bloquées –ou « clouées »- dans l’espace : si ce blocage d’une faible fraction de particules modifie la dynamique globale, cela signifie qu’un ordre est bel et bien instauré dans le système, même si sa nature extrêmement complexe le rend indétectable par les méthodes standards de diffusion du rayonnement. L’approche que nous avons échafaudée requiert i) la mise au point de molécules manipulables optiquement, ii) la construction de l‘expérience optique permettant de réaliser du clouage aléatoire dans le liquide bien choisi, et iii) la comparaison des résultats expérimentaux avec les prédictions théoriques. Le stage, et/ou la thèse, consistera à travailler sur l’amélioration et l’exploitation de cette expérience.

Ce projet est une collaboration réunissant toutes les compétences nécessaires entre physiciens, chimistes et théoriciens, situés près de Paris au CEA de Saclay et à l’université de Montpellier. Le stage et/ou la thèse se déroulera essentiellement dans les laboratoires NIMBE/LIONS et SPEC/SPHYNX du CEA de Saclay. Nous recherchons un candidat qui, en s’appuyant sur les expertises disponibles sur place, souhaite s’investir sur le projet, en apportant ses compétences en physique expérimentale (principalement en optique, et en spectroscopie diélectrique).
Cristallisation non-classique de matériaux pour l’environnement : élucidation du lien amorphe-cristal par des techniques synchrotron de nouvelle génération.

SL-DRF-20-0572

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Corinne CHEVALLARD

David CARRIÈRE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2020

Contact :

Corinne CHEVALLARD
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01-69-08-52-23

Directeur de thèse :

David CARRIÈRE
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

0169085489

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/68/david.carriere.html

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/Pisp/78/corinne.chevallard.html

La formation de cristaux par réaction en voie liquide intervient dans de nombreux processus naturels et industriels, et en particulier dans la synthèse de matériaux d’intérêt pour l’environnement : oxydes nanostructurés pour la catalyse, oxalates pour le recyclage des terres rares, carbonates pour la séquestration du CO2 atmosphérique.

Dans ces applications, il faut maîtriser les cristaux finaux en termes de cinétique de formation, taille(s), état d’agrégation, et type cristallin en cas de polymorphisme. Mais la maîtrise du procédé est très difficile car ces cristallisations font intervenir des intermédiaires amorphes qui sont complètement ignorés dans les guides théoriques habituels (théories classiques de la nucléation / croissance). La nature des corrections à apporter aux approches classiques n’est pas claire puisqu’il est très difficile de mesurer le déroulement de la réaction entre les ions de départ, via les intermédiaires amorphes, jusqu’aux cristaux finaux, à des échelles de temps suffisamment courtes (<
L’objectif de cette thèse est de résoudre le problème réputé difficile de la mesure des cristallisations non-classiques dans l’eau. Son originalité est de s’appuyer sur les techniques désormais disponibles grâce à l’avènement des synchrotrons de quatrième génération : i) caractérisation des temps de réaction plus courts de trois ordres de grandeur par rapport à l’état de l’art, en réalisant les mesures dans des mélangeurs rapides microfluidiques ; et ii) caractérisation à toutes les échelles spatiales, en étendant d’un à deux ordres de grandeur par rapport à l’état de l’art les résolutions et simultanément les extensions spatiales, grâce aux nouvelles techniques de cartographie de diffusion des rayons X aux petits angles.

Fabrication in-situ de membranes en silice poreuses et de lits fluidisés dans des systemes microfluidiques pour la biotechnologie

SL-DRF-20-0547

Domaine de recherche : Matériaux et applications
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Florent Malloggi

Patrick GUENOUN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2020

Contact :

Florent Malloggi
CEA - DSM/IRAMIS/NIMBE/LIONS

+3316908 6328

Directeur de thèse :

Patrick GUENOUN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01-69-08-74-33

Page perso : http://iramis.cea.fr/nimbe/Pisp/florent.malloggi/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Les lits macroscopiques fluidisés sont des empilements de particules retenus par une membrane poreuse à travers laquelle un fluide peut être injecté de manière homogène. De tels dispositifs sont largement utilisés pour les procédés d'échange liquide-solide en raison de leur rapport surface/volume élevé. L’adaptation de ce concept en microfluidique est un sujet d'actualité, en particulier pour les applications biotechnologiques où le volume d'échantillons limité/coûteux est souvent une contrainte importante. Nous proposons de synthétiser des membranes de silice poreuse, ancrées dans des canaux microfluidiques, afin de préparer des lits compacts et fluidisés capables de réaliser des processus d'échange liquide-solide améliorés. Les membranes poreuses en silice ainsi fabriquées permettent l'écoulement des fluides tout en bloquant le passage des particules solides micro/nanométriques, rendant possible le développement de lits homogènes à une échelle micrométrique. Les effets des paramètres des réactions sol-gel sur les propriétés des membranes (taille des pores, homogénéité, épaisseur, chimie de surface) et la génération de lits fluidisés par injection de particules fonctionnalisées micro/nanométriques (polymères et micro/nanoparticules inorganiques) seront examinés. Ces systèmes microfluidiques multi-étapes sont particulièrement adaptés aux applications biomédicales où seuls de petits volumes (10-100 µL) sont disponibles et/ou lorsque des réactions multiples sont nécessaires, comme des clivages enzymatiques suivis d'une séparation chromatographique. Par exemple, l'analyse glycomique est une méthode récente et en pleine expansion qui permet l'identification de biomarqueurs basée sur la séparation des glycanes des protéines suivie d'une étape de séparation avant l'analyse par spectrométrie de masse. Grâce à notre approche polyvalente, nous sommes convaincus qu'il sera possible de valider la préparation des échantillons pour l'analyse glycomique.
Mesure de l’exposition aux radiations accidentelles par les défauts radio-induits dans les écrans de smartphones

SL-DRF-20-0586

Domaine de recherche : Matériaux et applications
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Saclay

Contact :

François Trompier

Nadege OLLIER

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

François Trompier
IRSN -


Directeur de thèse :

Nadege OLLIER
CEA - DRF/IRAMIS/LSI

01 69 33 45 18

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=ollier

Labo : https://portail.polytechnique.edu/lsi/fr

Lors d’urgence radiologique de grande ampleur, il est nécessaire de disposer de méthodes permettant d’identifier parmi la population les personnes ayant été exposées et nécessitant une prise en charge immédiate. Il n’existe pas de méthodes opérationnelles à ce jour. Les verres des écrans tactiles des smartphones gardent en « mémoire » la trace d’une irradiation aux rayonnements ionisants par le biais de la formation de défauts dits « radio-induits ». La mesure et la quantification de ces défauts ponctuels notamment par spectroscopie à résonnance paramagnétique électronique (RPE) permet d’estimer la dose déposée dans le verre et donc de d’estimer l’exposition associée à l’irradiation. Toutefois ceci n'est pas aisé puisque la plupart des défauts ne sont pas stables et dépendent du type de verre. L'objectif de cette thèse est de proposer des approches ou méthodes permettant de quantifier les défauts ou une partie des défauts susceptibles d’être relier à la dose délivrée. Les défauts qui ne sont pas induits par les UV seront à privilégier.
Métamatériaux 3D-imprimés légers et résistants aux chocs pour colis de transport de déchets radioactifs : design d’architectures optimales dans une approche bio-inspirée

SL-DRF-20-0591

Domaine de recherche : Matériaux et applications
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes (SPHYNX)

Saclay

Contact :

Daniel BONAMY

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Daniel BONAMY
CEA - DSM/IRAMIS/SPEC/SPHYNX

0169082114

Directeur de thèse :

Daniel BONAMY
CEA - DSM/IRAMIS/SPEC/SPHYNX

0169082114

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/2/daniel.bonamy.html

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/SPHYNX/

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Les opérations d’assainissement et de démantèlement des anciennes installations nucléaires de recherche créent d’importants volumes de déchets qui doivent être transportés en parfaite sécurité vers les unités de stockage ou de traitement. Les colis de transport sont des dispositifs multicouches, étanches, conçus pour arrêter les rayonnements ionisants, mais aussi résister aux chocs, poinçonnements, aux contraintes thermiques…. Ces contraintes rendent les colis actuels très lourds, difficile à manipuler, et augmentent les doses reçues lors de celle-ci.



Ce projet de thèse vise à concevoir de nouveaux matériaux pour colis de transport, à la fois ultralégers et compatibles aux contraintes mécaniques/thermiques rencontrées. Dans ce contexte, les métamatériaux type microréseaux (formés de microtubes arrangés périodiquement) s’avèrent prometteurs : en plus d’être bien plus légers que les matériaux massifs (de plusieurs ordres de grandeur !), ils semblent offrir une résistance à la compression bien supérieure. Il s’agira de comprendre l’origine de cette résistance anormale, puis d’optimiser l’architecture des microréseaux dans ce cadre. Dans une approche bio-inspirée, le potentiel amené par des architectures aléatoires et hiérarchiques sera en particulier exploré. L’étude s’appuiera sur des approches numériques de type « Modèle de poutres sur réseaux » de complexité croissante. Ces approches seront qualifiées au travers d’expériences menées sur des métamatériaux obtenues par impression additive. Cette thèse est adossée à une autre thèse plus orientée chimie et matériaux, visant à concevoir les meilleurs composites résines/nanoadditifs pour optimiser la protection aux rayonnement ionisant, les propriétés neutrophages et la tenue à l’irradiation.



Ce sujet de thèse implique un goût du travail en équipe ainsi qu’une importante curiosité scientifique et un esprit d’ouverture. Il met en jeu des notions appartenant à la fois à l’ingénierie mécanique, la physique non-linéaire et la science des matériaux. Le candidat retenu aura l’opportunité de manipuler les outils théoriques, numériques et expérimentaux utilisés dans ces trois domaines. Le caractère à la fois fondamental et appliqué de cette recherche permettra au candidat de trouver à l’issu de sa thèse des débouchés dans le monde académique et dans l’industrie.
Expérience d'Hong Ou Mandel dans le graphène

SL-DRF-20-0357

Domaine de recherche : Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Nano-Electronique (GNE)

Saclay

Contact :

Preden Roulleau

Patrice ROCHE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Preden Roulleau
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GNE

0169087311

Directeur de thèse :

Patrice ROCHE
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GNE

0169087216

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/preden.roulleau/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/GNE/

Voir aussi : https://nanoelectronicsgroup.com/

Historiquement, l’expérience Hong ou Mandel a été réalisée afin d’obtenir des informations dans le domaine temporel des paquets d’onde du photon : une manière directe pour mesurer la largeur temporelle des paquets d’onde du photon. L’absence de détecteurs quadratiques pour mesurer l’autocorrélation en temps pour des niveaux de signaux aussi faibles a amené Hong, Ou et Mandel à considérer la cohérence du deuxième ordre g_2 (tau)=|Psi(x)¦Psi(x-tau)|^2 en faisant collisionner des photons émis par conversion paramétrique basse sur une lame séparatrice. L’interférence entre deux particules indiscernables a comme conséquence que le recouvrement des paquets d’onde dépendra de la statistique des particules détectées. Après N0 expériences, les fluctuations du nombre de particules sont données par Delta_N^2~(1±|Psi(x)¦Psi(x-v_F tau)|^2), avec un signe positif pour les bosons, négatif pour les fermions, tau étant la différence temporelle entre particules et v_F leur vitesse. Pour des états quantiques qui ne se recouvrent pas à large tau, on retrouve les fluctuations de deux particules indépendamment partitionnées. Pour tau nul (recouvrement total), la statistique bosonique double le bruit alors que la statistique fermionique l’annule. L’expérience Hong ou Mandel est maintenant un standard en optique quantique. La mise au point de lame séparatrices électroniques dans l’AsGa/AlGaAs combinée à l’utilisation de source d.c. et a.c. a permis de réaliser l’expérience Hong Ou Mandel avec des électrons [1,2].

Récemment, nous avons montré qu'il était possible de réaliser des lames séparatrices dans le graphène et d'obtenir un interferomètre de Mach Zehnder avec une visibilité record de 88% [3]. Sur le même principe, nous proposons une géométrie originale du type Hong Ou Mandel pour sonder pour la première fois la statistique des fermions dans le graphène.

Lors de ce stage, l'étudiant rejoindra une expérience en cours. En parallèle des calculs théoriques seront menés ainsi que des simulations numériques de collision d'électrons dans le graphène.

Ce sujet de stage s’inscrit dans le cadre d’un projet financé par l’ERC starting grant COHEGRPAH (2016).



[1] J. Dubois, T. Jullien, F. Portier, P. Roche, A. Cavanna, Y. Jin, W. Wegscheider, P. Roulleau, & D. C.Glattli , Nature 502, 659-663 (2013)

[2] E. Bocquillon et al., Science 339, 1054 (2013)

[3] Coherent manipulation of the valley in graphene, M. Jo, P. Brasseur, A. Assouline, W. Dumnernpanich, P. Roche, D.C. Glattli, N. Kumada, F.D. Parmentier, and P. Roulleau, to be submitted to Nature(2019)

Utilisation des milieux diffusants complexes pour la métrologie spatio-temporelle des lasers ultrabrefs

SL-DRF-20-0595

Domaine de recherche : Optique - Optique laser - Optique appliquée
Laboratoire d'accueil :

Service Laboratoire Interactions, Dynamique et Lasers (LIDyL)

Physique à Haute Intensité (PHI)

Saclay

Contact :

Fabien QUÉRÉ

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Fabien QUÉRÉ
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/PHI

01.69.08.10.89

Directeur de thèse :

Fabien QUÉRÉ
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/PHI

01.69.08.10.89

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/107/fabien.quere.html

Labo : http://iramis.cea.fr/LIDYL/PHI/

La technologie laser permet aujourd’hui de produire des impulsions de lumière cohérente d’une durée de quelques dizaines de femtosecondes seulement, avec des énergies allant jusqu’à plusieurs joules par impulsion. Ces faisceaux lasers sont susceptibles de présenter des couplages spatio-temporels, c’est-à-dire une dépendance spatiale de leurs propriétés temporelles, qui peuvent dégrader considérablement leurs performances. Notre groupe de recherche a développé ces dernières années différentes techniques pour mesurer la structure spatio-temporelle complète de telles faisceaux lasers. Ces techniques ont été démontrées sur différents lasers, parmi les plus puissants existants actuellement. Les prochains défis à relever dans ce domaine de la métrologie optique sont d'une part de mettre au point des techniques de mesure monocoup (c'est-à-dire ne nécessitant qu'un seul tir laser, contre plusieurs centaines actuellement), et de développer des méthodes pour contrôler la structure spatio-temporelle des faisceaux laser ultrabrefs. L'objectif de cette thèse sera d'apporter des solutions à ces deux problèmes, en utilisant les milieux diffusants complexes, qui sont étudiées depuis plusieurs années par de nombreux groupes de recherche et dont les propriétés sont de mieux en mieux comprises. Parce qu'ils introduisent des corrélations déterministes entre propriétés spatiales et spectrales de la lumière, ces milieux sont susceptibles d'être utilisés dans différentes configurations aussi bien pour mesurer que pour contrôler les propriétés spatio-temporelles des impulsions laser ultrabrèves.
Développement et benchmarking de nouvelles méthodes AMR-PIC 3D pour la simulation réaliste de l'interaction laser-matière et laser-vide quantique à intensité extrême

SL-DRF-20-0967

Domaine de recherche : Physique des plasmas et interactions laser-matière
Laboratoire d'accueil :

Service Laboratoire Interactions, Dynamique et Lasers (LIDyL)

Physique à Haute Intensité (PHI)

Saclay

Contact :

Henri VINCENTI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Henri VINCENTI
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/PHI

0169080376

Directeur de thèse :

Henri VINCENTI
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/PHI

0169080376

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/henri.vincenti/

Labo : http://iramis.cea.fr/LIDYL/PHI/

Le défi majeur de la la physique des champs forts ou physique des Ultra-Haute Intensité (UHI) est aujourd'hui de produire une source de lumière capable d'explorer de nouveaux régimes d'electrodynamique quantique (QED) encore inexplorés des grands accélérateurs. En particulier autour d'intensités proches de la limité de Schwinger (10^29W/cm^2), le vide devient instable et des paires e-/e+ peuvent être créées à même le vide. De tels processus physiques ne se produisent que dans les phénomènes astrophysiques les plus violents. Pouvoir les reproduire et les contrôler en laboratoire revet un intérêt fondamental immense.

Toutefois, à l'heure actuelle, les sources lumineuses les plus puissantes sur terre (lasers de puissance PetaWatt -PW) ne permettent de délivrer que des intensités proches de 10^22W.cm^-2. Atteindre la limite de Schwinger demande donc un changement de paradigme que nous venons de proposer dans le groupe Physique à Haute Intensité (PHI) du CEA. Notre solution consiste à utiliser un composant optique remarquable, auto-généré par le laser de puissance focalisé sur une cible solide, appelé 'miroir plasma relativiste courbé optiquement'. Au cours de la réflexion sur un tel miroir courbé, le champ réfléchi subit une forte intensification par compression temporelle Doppler et par focalisation sur des tailles de tâche plus petites que celles possible avec le champ incident. Le groupe PHI a récemment proposé d'utiliser la déformation du miroir plasma sous l'effet de la pression de radiation du faisceau laser incident pour focaliser fortement le champ réfléchi. Des simulations 3D préliminaires ont montré que ce schéma permettrait d'atteindre des intensités proches de 10^25W/cm^2, à partir desquels des effets de QED non-perturbatifs encore inexplorés se manifestent lors de l'interaction du faisceau réfléchi avec de la matière. Ceci constitue un premier jalon vers la limite de Schwinger.

A présent, le challenge principal à relever pour pouvoir atteindre la limite de Schwinger est de développer de nouveaux schémas réalistes pour courber beaucoup plus fortement la surface du miroir plasma. Dans ce contexte, le candidat devra développer et valider numériquement ces nouveaux schémas à l'aide de codes cinétiques de type Particle-In-Cell (PIC) 3D. Les simulations envisagées étant extrêmement coûteuses en temps de calcul du fait des grandes gammes d'échelles spatio-temporelles simulées, il devra dans un premier temps développer et benchmarker une technique de raffinement de maillage adaptatif proposée par le groupe du Dr. J-L Vay au Lawrence Berkeley National Lab (LBNL), dans lequel se déroulera la première phase de cette thèse. Au cours de la deuxième phase (au CEA), le candidat exploitera ce code pour répondre aux questions suivantes: quels sont les paramètres laser-plasma permettant d'atteindre la limite de Schwinger pour chaque schéma de focalisation envisagé’ A partir de quelle intensité produit-on des paires Schwinger avec le champ réfléchi’ Quelles sont les caractéristiques de ces paires’ Peut-on les détecter de manière claire dans les expériences’ De manière plus générale, comment obtenir des signatures claires des intensités atteintes au foyer du miroir plasma’ Le candidat devra également participer à l'interprétation des premières expériences de QED réalisées à l'aide de tels miroirs plasmas au cours de la thèse.
Cartographie locale de la réponse magnétique des matériaux en fréquence

SL-DRF-20-0289

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

Aurélie Solignac

Myriam PANNETIER-LECOEUR

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2020

Contact :

Aurélie Solignac
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 95 40

Directeur de thèse :

Myriam PANNETIER-LECOEUR
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 74 10

Page perso : http://iramis.cea.fr/spec/Phocea/Pisp/index.php?nom=aurelie.solignac

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/lno/

Voir aussi : https://www.speclno.org/

Pour certains matériaux qui présentent une réponse magnétique et notamment les aciers, propriétés mécaniques et magnétiques sont corrélées via la microstructure. La mesure des propriétés magnétiques à l’échelle locale pourrait donc permettre d’accéder aux propriétés mécaniques des matériaux de façon non destructive et à une meilleure compréhension de leur microstructure. Afin d’obtenir des contrastes supplémentaires, il est possible d’utiliser la cartographie de la réponse en fréquence à l’application d’un champ magnétique alternatif (susceptibilité magnétique).

Un outil de cartographie magnétique à l’échelle locale a été développé en combinant des capteurs magnétiques magnétoresistifs et un scanner. L’utilisation de l’effet de magnétorésistance géante (GMR) permet de développer des capteurs magnétiques très sensibles, détectant des champs magnétiques de l’ordre du nT/vHz et dont la taille peut être submicronique. La spécificité du système est que trois ou quatre capteurs positionnés sur un support pyramidal scannent la surface afin de mesurer les trois composantes du champ de fuite émis par la surface des matériaux et de réaliser ainsi une cartographie 3D avec une résolution latérale de l’ordre de la dizaine de micromètre.

La thèse consistera en l’adaptation de cet imageur afin de permettre la cartographie de la susceptibilité magnétique de surface de matériaux sur une très large dynamique spectrale (de DC à 100MHz). Outre l’émission du champ AC et l’électronique de détection adaptée, des capteurs à magnétorésistance tunnel (TMR) seront développés et intégrés sur l’imageur. En effet, les capteurs TMRs possèdent une sensibilité meilleure que les GMRs d’un facteur 20 environ à haute fréquence. Les problématiques de contrôle de la distance surface – capteur et de dérives en température seront aussi adressées.

Dans un deuxième temps des échantillons de calibration seront imagés afin d’obtenir les données d’entrées pour le modèle théorique déjà développé et ainsi permettre l’évaluation par simulations des distributions du champ magnétique dans les matériaux ferromagnétiques, dans le but d’interpréter les résultats expérimentaux.

L’étude portera ensuite sur des systèmes d’intérêt particulier. Deux applications sont potentiellement visées : les aciers ferromagnétiques afin de corréler les propriétés magnétiques avec les propriétés mécaniques et avec d’autres techniques de caractérisation comme les mesures de bruit Barkhausen. Le deuxième système concerne l’évaluation de performance de l’imageur et des capteurs développés pour la détection de défauts au bord de pièces métalliques en cours de construction par fabrication additive et notamment la différentiation de zones fusionnées et non fusionnées.
Des spectres à l'Energie totale : une nouvelle approche pour calculer l'état fondamental

SL-DRF-20-0554

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Saclay

Contact :

Lucia REINING

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Lucia REINING
CNRS - LSI/Laboratoire des Solides Irradiés

0169334553

Directeur de thèse :

Lucia REINING
CNRS - LSI/Laboratoire des Solides Irradiés

0169334553

Page perso : https://etsf.polytechnique.fr/People/Lucia

Labo : https://etsf.polytechnique.fr

L'énergie totale d'un système, et les différences d'énergie totale, sont à la base de nombreuses propriétés importantes des matériaux, telles que leur stabilité ou leur compressibilité, et influent sur les phénomènes physiques, chimiques ou biologiques, tels que le repliement des protéines. Les prédictions théoriques sont cruciales pour la conception des matériaux, mais dans de nombreux cas, la précision requise n’est pas accessible avec les ressources de calcul disponibles.



L'objectif de la thèse proposée est d'explorer une nouvelle façon de calculer l’énergie totale, en tenant compte du fait que de nombreux détails de la fonction d'onde de l'état fondamental perdent leur importance lors du calcul de l'énergie, qui est une intégrale. À partir de la "théorie des pertubations à plusieurs corps" usuelle, les équations qui conduisent à l’énergie totale sont modifiées dès le début, de telle sorte que ces contributions, sans importance dans le calcul de l’intégrale, ne soient jamais calculées. En partant des développements de ce formalisme, qui sont en cours dans le groupe, une partie importante du projet de thèse consiste à concevoir et réaliser la mise en œuvre numérique de cette méthode. Afin d'être applicable à des systèmes réalistes, l'approche sera incluse dans un code ab intio parallèle et évolutif, ainsi que dans une plateforme plus vaste.
Détecter l’Uranium à l’état de traces dans l’eau

SL-DRF-20-0465

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Saclay

Contact :

Marie-Claude CLOCHARD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Marie-Claude CLOCHARD
CEA - DRF/IRAMIS/LSI/LSI

0169334526

Directeur de thèse :

Marie-Claude CLOCHARD
CEA - DRF/IRAMIS/LSI/LSI

0169334526

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=clochard

Labo : https://portail.polytechnique.edu/lsi/fr/recherche/physique-et-chimie-des-nano-objets

Voir aussi : https://portail.polytechnique.edu/lsi/fr/recherche/physique-et-chimie-des-nano-objets/elaboration-de-membranes-polymeres-nanoporeuses

72% des réacteurs nucléaires français sont âgés de 31 à 40 ans. Même si une extension de leur durée de vie est actuellement à l’étude, leur démantèlement doit être envisagé. L’étude de la pollution des sols par des métaux lourds à partir des eaux de lixiviation de ces sols (eaux de pluie - NF-EN-12457-2) devra répondre à une analyse sur site avec des méthodes fiables et ultrasensibles. Depuis une dizaine d’année, le LSI développe un capteur de métaux lourds basé sur des membranes polymères nanoporeuses capables de piéger de nombreux ions métalliques par complexation avec des fonctions chimiques localisées dans la porosité par greffage radio-induit. Un focus particulier sur la détection des ions Uranium dans différentes eaux (douces et salées) sera étudié par des analyses faisant appel à l'électrochimie, la photoluminescence et la spectroscopie type ICP-MS. Des nouvelles fonctionnalités et/ou des améliorations du procédé de fabrication et du fonctionnement des capteurs nanoporeux seront également à chercher.
Déterminer le rôle des états de surface et du transfert des charges dans la cinétique de la réaction d’oxydation (OER) à l’interface hématite/électrolyte dans un procès de photoélectrolyse de l’eau.

SL-DRF-20-0658

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

Dana STANESCU

Gheorghe Sorin Chiuzbaian

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Dana STANESCU
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 75 48

Directeur de thèse :

Gheorghe Sorin Chiuzbaian
Université Sorbonne, Université Pierre et Marie Curie - Laboratoire de Chimie Physique Matière et Rayonnement

+33 1 44 27 66 15

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/dana.stanescu/

La production d’hydrogène par l’électrolyse de l’eau est une approche propre et viable, mais très gourmande en énergie électrique. Pour réduire l’apport en énergie électrique nous étudions la possibilité d’utiliser le rayonnement solaire qui, absorbé par des oxydes semi-conducteurs photosensibles identifiés et optimisés, génère des paires électrons-trous participant aux réactions d’oxydoréduction dans une cellule de photoélectrolyse1,2.

L'hématite est le matériau semi-conducteur prototypique utilisé comme photoanode. L’hématite est très abondante, pas chère ayant un faible impact environnemental, des atouts qui doivent être considérés avec une attention particulière de nos jours. Des progrès importants ont été réalisés pour améliorer les propriétés de l'hématite en vue d'une réaction de photoélectrolyse plus efficace2–5. Néanmoins, par rapport aux matériaux présentant des efficacités les plus élevés6, l’hématite apparaît moins efficace en raison du faible libre parcours moyen des trous2 ainsi qu’à une mauvaise cinétique à l'interface hématite / électrolyte lors de l’oxydation7,8. L'existence d'états de surface empêche un transfert direct de trous dans l'électrolyte lors de l’oxydation de l’eau9. Optimiser la cinétique de surface en contrôlant ces états de surface est donc la clé pour augmenter l'efficacité des photoanodes d’hématite10.

Nous proposons une étude visant à comprendre et à optimiser la cinétique de surface et la stabilité dans le temps des photoanodes à base d'hématite, à la fois à l'échelle macro et nanométrique et dans des conditions de travail réelles, c'est-à-dire pendant la réaction photoélectrochimique. Les nanofils d'hématite seront déposés par voie chimique en solution aqueuse (ACG11). Différents traitements de surface (abrasion ionique, gravure chimique, recuit, fonctionnalisation de surface, etc.) seront testés et analysés pour améliorer la cinétique de surface. Combinant des mesures de spectro-microscopie à rayons X (STXM) et de microscopie électronique (TEM12 et le ESEM13,14) en conditions réels dans une cellule électrochimique dédiée contenant les nanofils d’hématite comme électrode de travail, permettra de quantifier la composition chimique et la structure électronique à l'échelle nanométrique, pendant l’oxydation. Cette approche permettra de mettre en évidence et de quantifier les états de surface responsables de la faible cinétique OER de l’hématite. Les résultats microscopiques seront corrélés à l'activité photoélectrochimique des photoanodes mesurée sur un banc dédié à la mesure du photocourant, à la morphologie de la surface mesurée en AFM et en SEM et au potentiel de surface mesuré en KPFM. In fine, cette étude devrait fournir des solutions précises pour améliorer l'efficacité des photoanodes à base d’hématite pour la photoélectrolyse de l'eau.

1. Fujishima, A. & Honda, K. Nature 238, 37–38 (1972).

2. Krol, R. va de & Grätzel, M. (Springer, 2012).

3. Rioult, M., Magnan, H., Stanescu, D. & Barbier, A. J. Phys. Chem. C 118, (2014).

4. Rioult, M., Stanescu, D., Fonda, E., Barbier, A. & Magnan, H. J. Phys. Chem. C 120, 7482–7490 (2016).

5. Rioult, M., Belkhou, R., Magnan, H., Stanescu, D., Stanescu, S., Maccherozzi, F., Rountree, C. & Barbier, A. Surf. Sci. 641, 310–313 (2015).

6. Kalanoor, B. S., Seo, H. & Kalanur, S. S. Mater. Sci. Energy Technol. 1, 49–62 (2018).

7. Tamirat, A. G., Rick, J., Dubale, A. A., Su, W. N. & Hwang, B. J. Nanoscale Horizons vol. 1 243–267 (2016).

8. Glasscock, J. A., Barnes, P. R. F., Plumb, I. C. & Savvides, N. J. Phys. Chem. C 111, 16477–16488 (2007).

9. Iandolo, B., Wickman, B., Zoric, I. & Hellman, A. J. Mater. Chem. A 3, 16896–16912 (2015).

10. Zhang, J. & Eslava, S. Sustainable Energy and Fuels vol. 3 1351–1364 (2019).

11. Vayssieres, L. International Journal of Nanotechnology vol. 1 1–41 (2004).

12. Ortiz Peña, N., Ihiawakrim, D., Han, M., Lassalle-Kaiser, B., Carenco, S., Sanchez, C., Laberty-Robert, C., Portehault, D. & Ersen, O. ACS Nano 13, 11372–11381 (2019).

13. https://axlr.com/offres-technologies/celdi/.

14. http://www.newtec.fr/fr/celdi/.



Matériau multifonctionnel pour la transition énergétique et l’opto-spintronique, à base de BaTiO3 dopé azote

SL-DRF-20-0269

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

Antoine BARBIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2019

Contact :

Antoine BARBIER
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01.69.08.39.23

Directeur de thèse :

Antoine BARBIER
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01.69.08.39.23

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/antoine.barbier/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/LNO/

Les oxydes dopés N et/ou les oxynitrures constituent une classe de composés en plein essor présentant un large panel de propriétés utilisables, en particulier pour les nouvelles technologies de production d’énergie décarbonnées et pour l’optoélectronique. En effet, l’insertion d’azote dans le réseau cristallin d’un oxyde semi-conducteur permet de moduler la valeur de sa bande interdite et ainsi d’obtenir de nouvelles fonctionnalités. La production de films minces monocristallins correspondants, est un défi important. Dans ce travail de thèse, des oxydes monocristallins dopés N seront élaborés par épitaxie par jets moléculaires assistée de plasma atomique. Le BaTiO3 fournira la ferroélectricité et un spectre d’absorption favorable, tandis qu’une ferrite ferrimagnétique additionnelle donnera un caractère (opto)multiferroïque artificiel. Les structures résultantes seront étudiées quant à leurs caractéristiques ferroélectriques, leurs couplages magnétoélectriques et optoélectroniques et leurs performances en photo-électrolyse pour la décomposition de l’eau, en fonction du dopage N. Ces observations seront corrélées à une compréhension détaillée des structures cristallines et électroniques.



Le (la) candidat(e) abordera l’ensemble des techniques d’ultra-vide, la croissance par épitaxie par jets moléculaires, des mesures de magnétométrie et de photo-électrolyse de l’eau, ainsi qu’un large panel de méthodes de caractérisations basées sur l’exploitation des centres rayonnement synchrotron les plus avancés.
Nickelates: une nouvelle famille d'oxydes supraconducteurs

SL-DRF-20-0520

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

Dorothée COLSON

Jean-Baptiste MOUSSY

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Dorothée COLSON
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 73 14

Directeur de thèse :

Jean-Baptiste MOUSSY
CEA - DRF/IRAMIS

01-69-08-72-17

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/dorothee.colson/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/lno/

La découverte de la supraconductivité à haute température critique dans les cuprates [1] a motivé l'étude d'oxydes ayant une structure cristalline et/ou des propriétés électroniques similaires afin de comprendre les origines de cette supraconductivité non conventionnelle. Les exemples iso-structuraux incluent le ruthénate supraconducteur Sr2RuO4 ou l'iridate Sr2IrO4 dopé en électrons, même si un état de résistance nulle n'a pas encore été observé dans ce dernier composé [2]. Récemment, la supraconductivité dans la phase infinie du nickélate Nd0.8Sr0.2NiO2 [3] a également été observée en utilisant une réaction de chimie douce (réduction topotactique) de la phase pérovskite précurseur Nd0.8Sr0.2NiO3. La découverte de cette phase supraconductrice (autour de 10-15 Kelvin) devrait permettre de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu dans les supraconducteurs à haute température critique.



Au cours de cette thèse, l’étudiant(e) réalisera l’élaboration de céramiques NdNiO3 pures et substituées (Nd/Sr) ainsi que la croissance cristalline de films minces de NdNiO3 sur différents substrats monocristallins (SrTiO3, LaAlO3, etc) par la technique de l’ablation laser pulsée. Une fois réalisés, l’étudiant(e) testera les traitements de réduction permettant la formation de la phase infinie Nd0.8Sr0.2NiO2. Une attention toute particulière sera accordée aux propriétés structurales et physiques des monocristaux et des couches minces d’oxydes en utilisant in situ la diffraction d’électrons (RHEED), la spectroscopie de photoémission X (XPS/UPS) ou des techniques ex situ telles que la microscopie en champ proche (AFM), le magnétisme (SQUID, VSM). Les propriétés électroniques des échantillons seront ensuite étudiées en fonction de la température (résistivité, coefficient de Hall, caractéristiques courant-tension) afin d'analyser le comportement supraconducteur.



[1] J. G. Bednorz and K. A. Müller, Z. Phys. B 64, 189 (1986).

[2] Y.J. Yan et al., Phys. Rev. X. 5, 041018 (2015).

[3] D. Li et al. Nature. 572, 624 (2019).

Nouveaux matériau pour l’énergie: des couches minces d'oxynitrures pour photoelectrodes

SL-DRF-20-0533

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

Hélène MAGNAN

Antoine BARBIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Hélène MAGNAN
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 94 04

Directeur de thèse :

Antoine BARBIER
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01.69.08.39.23

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/helene.magnan/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/LNO/

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=1996&id_unit=0&id_groupe=196

L’hydrogène est un excellent vecteur d’énergie à haute densité énergétique massique, de plus c’est un élément essentiel pour convertir le CO2 excédentaire en carburant. Il peut être fabriqué de manière décarbonnée par photo-électrolyse de l’eau en utilisant l’énergie solaire. Les photo-anodes les plus pertinentes sont obtenues avec des oxydes métalliques. Toutefois, la majorité des oxydes ont des gaps trop grands pour absorber efficacement le spectre solaire.

Dans la thèse expérimentale proposée, nous proposons de réaliser une nouvelle classe de matériau : des photoélectrodes à base d’oxynitrure. L’ajout d’azote dans la maille d’oxyde est de nature à permettre une réduction du gap pour le faire tendre vers la valeur idéale pour l’absorption du spectre solaire, mais pour des taux de dopage élevés il induit un déséquilibre des charges qu’il est nécessaire de compenser par l’ajout d’un élément chimique supplémentaire dans la maille. Pour cette étude, nous étudierons des échantillons modèles préparés par épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma d’oxygène atomique et d’azote atomique. Le but de cette étude est de déterminer, d'un point de vue fondamental, le rôle du taux d’azote et des éléments chimiques de compensation dans différents oxydes (TiO2, BaTiO3…), leur influence sur la structure électronique, sur l'absorption du spectre solaire et sur le photo-courant, mais aussi les changements de la structure cristallographiques. Cette thèse vise la réalisation et l’étude d’une nouvelle classe de photoélectrodes susceptible d’améliorer considérablement les procédés de production d’hydrogène.

Simulation ab initio de phénomènes de transport dans des jonctions à l’échelle atomique

SL-DRF-20-0372

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Mésocopie Modélisation et Thermoélectricité (GMT)

Saclay

Contact :

Alexander SMOGUNOV

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2019

Contact :

Alexander SMOGUNOV
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

0169083032

Directeur de thèse :

Alexander SMOGUNOV
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

0169083032

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/alexander.smogunov/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/GMT

La thèse est dédiée au développement de code pour étudier théoriquement des phénomènes de transport dans des systèmes ouverts quantiques de taille nanométrique, constitués de deux réservoirs macroscopiques connectés par une jonction à l’échelle atomique – sujet de très grand intérêt du point de vue fondamental mais aussi pour des applications technologiques.



Les électrodes macroscopiques peuvent être constituées par des surfaces (magnétiques) métalliques ou par des plans de matériaux bidimensionnels (tels que le graphène) et la jonction réalisée par une chaîne atomique ou une molécule (magnétique) unique. Plusieurs types de canaux de transport dans le système, comme par exemple une propagation d’électrons ou de phonons, vont être traités de façon unique en utilisant une approche quantique de fonctions de Green hors équilibre [1]. Le code s’appuiera sur un modèle réaliste de liaisons fortes avec les paramètres nécessaires qui seront extraits des calculs ab initio dans le cadre de la DFT (Théorie de la Fonctionnelle de la Densité). Comme outil principal de DFT nous allons utiliser le package Quantum ESPRESSO (QE) [2] – un des codes de structure électronique les plus précis à base d’ondes planes. Notre code va généraliser le code de transport quantique PWCOND [3] (qui est inclus dans QE) dans le but d’être appliqué aux phénomènes de transport d’un point de vue général, et de traiter des systèmes quantiques de plus grande échelle. Il va permettre en particulier de calculer des courants électriques et thermiques en fonction d’un voltage appliqué ou d’un gradient de température, et ainsi d’explorer différents effets thermoélectriques. En outre, des interactions électron-électron ou électron-phonon dans la jonction peuvent être naturellement implémentés dans le modèle, ce qui permettra aussi d’adresser la physique de Kondo ou d’étudier la conversion et les échanges d’énergie entre degrés de liberté électroniques et phononiques.



[1] J. C. Cuevas and E. Scheer, Molecular Electronics: An Introduction to Theory and Experiment, World Scientific (2010)

[2] P. Giannozzi et al., QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials, Phys.: Condens. Matter 21, 395502 (2009)

[3] A. Smogunov, A. Dal Corso, E. Tosatti, Ballistic conductance of magnetic Co and Ni nanowires with ultrasoft pseudo-potentials, Phys. Rev. B 70, 045417 (2004)

Simulation de transport quantique dans des matériaux magnétiques bidimensionnels

SL-DRF-20-0926

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Mésocopie Modélisation et Thermoélectricité (GMT)

Saclay

Contact :

Alexander SMOGUNOV

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2020

Contact :

Alexander SMOGUNOV
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

0169083032

Directeur de thèse :

Alexander SMOGUNOV
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

0169083032

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/alexander.smogunov/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/GMT

Le but de la thèse proposée est de développer un code général et efficace pour étudier théoriquement le transport électronique dans des systèmes bidimensionnels (2D) comme le graphène et plus particulièrement, les matériaux 2D magnétiques découverts récemment [1] tels que CrI3, Fe3GeTe2, etc. Il s’agit ici d’un sujet de très grand intérêt d’un point de vue fondamental, mais également pour des applications technologiques. Le code s'appuiera sur un modèle réaliste de liaisons fortes à plusieurs orbitales ou les paramètres nécessaires seront extraits des calculs ab initio dans le cadre de la DFT (Théorie de la Fonctionnelle de la Densité). Comme outil principal de DFT nous allons utiliser le package Quantum-ESPRESSO (QE) [2] – un des codes de structure électronique les plus précis à base d’ondes planes. Plusieurs approches de transport quantique basées sur des fonctions de Green hors équilibre, de la diffusion des fonctions d'ondes, ou encore une méthode directe d'évolution temporelle de paquets d'ondes électroniques vont être explorées et implémentées dans le code. Il permettra d’étudier divers phénomènes intéressants tels que l'effet de champ magnétique, des potentiels (grilles) temporels, des impuretés ou des vibrations atomiques (phonons) sur la dynamique des électrons de différents spins dans le cadre d'une approche précise basée sur la mécanique quantique.



[1] M. Gibertini, M. Koperski, A. F. Morpurgo, K. S. Novoselov, Magnetic 2D materials and heterostructures, Nature Nanotechnology14, 408 (2019)

[2] P. Giannozzi et al., QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials, Phys.: Condens. Matter 21, 395502 (2009)
Simulations ab initio d’images STM polarisées en spin

SL-DRF-20-0930

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Mésocopie Modélisation et Thermoélectricité (GMT)

Saclay

Contact :

Yannick DAPPE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Yannick DAPPE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

+33 (0)1 69 08 84 46

Directeur de thèse :

Yannick DAPPE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

+33 (0)1 69 08 84 46

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/yannick.dappe/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/GMT

Depuis sa création il y a plus de 30 ans par Binnig et Rohrer, le microscope électronique à effet tunnel (STM) est devenu un instrument de choix, non seulement pour l’étude des structures atomiques de surfaces ou de nanostructures en surface, mais également pour la détermination des propriétés électroniques de ces systèmes. Cependant, la complexité des images obtenues expérimentalement requiert fréquemment un support théorique avancé pour parvenir à une correcte interprétation des données expérimentales. En ce sens, la détermination de la structure atomique et électronique sur la base de calculs dans le cadre de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) représente un outil complémentaire très intéressant pour la caractérisation de ces systèmes. L’objet de cette thèse est de poursuivre plus avant les développements numériques en termes de simulation d’images STM par la prise en compte des effets de polarisation de spin. En effet, l’étude des nanostructures magnétiques revêt une importance fondamentale dans la recherche actuelle du fait des nombreuses applications dans les technologies de l’information et de la communication. Au cours de ce travail, il s’agira donc d’introduire la polarisation de spin dans un code de calcul de DFT, puis de reprendre les développements précédemment réalisés pour calculer le courant polarisé en spin entre la pointe STM et le système étudié. Ces développements seront ensuite confrontés à des systèmes expérimentaux de référence.
Supercondensateur ionique à charge thermique à électrodes VACNT (vertically aligned carbon nanotubes)

SL-DRF-20-0511

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes (SPHYNX)

Saclay

Contact :

Sawako NAKAMAE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Sawako NAKAMAE
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX

0169087538

Directeur de thèse :

Sawako NAKAMAE
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX

0169087538

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/sawako.nakamae/

Labo : https://iramis.cea.fr/spec/sphynx/

Thèse expérimentale en Science des énergies renouvelables (récupération de la chaleur perdue). Etude, développment et caractérisation de supercondensateurs à liquide ionique, dont les électrodes sont constituées de carbone nanostructurées (VACNT : vertically aligned carbon nanotube).



Domaines d'étude: Physique, Science des matériaux, Physique des fluides, Chimie physique.
Synthèse et étude des propriétés optoélectroniques d'hétérostructures de matériaux semiconducteurs bidimensionnels

SL-DRF-20-0521

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Innovation, Chimie des Surfaces Et Nanosciences (LICSEN)

Saclay

Contact :

Vincent DERYCKE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Vincent DERYCKE
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

0169085565

Directeur de thèse :

Vincent DERYCKE
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

0169085565

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/vincent.derycke/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/licsen/index.php

Les matériaux bidimensionnels (2D), c’est-à-dire dont l'épaisseur est de dimension atomique (comme par exemple le graphène) constituent depuis 2004 un domaine de recherche à part entière. Ce domaine est d'un dynamisme exceptionnel, tant sur le plan fondamental qu'en termes de perspectives d'applications. Parmi les matériaux 2D, les monocouches de dichalcogénures de métaux de transition (TMDCs) comme MoS2, MoTe2, WSe2, SnS2, HfS2 sont des semiconducteurs ultra-minces aux propriétés particulièrement intéressantes pour l'électronique, l'optique ou dans le domaine des nouvelles énergies. De façon plus remarquable encore, ces matériaux 2D peuvent être combinés entre eux pour former des hétérostuctures de van der Waals (HS-vdW) et constituer ainsi une palette de matériaux totalement nouveaux aux propriétés ajustables. Dans la large famille des TMDCs bidimensionnels, le projet se concentrera sur l'association de matériaux semiconducteurs à gap direct ayant respectivement une faible et une forte affinité électronique permettant de former des hétérostructures de type-II. Sous éclairement, ces hétérostructures conduiront à une séparation efficace des charges photo-générées, phénomène clé pour les photo-détecteurs, les cellules photovoltaïques ou la photo-catalyse par exemple. Dans ce contexte, ce sujet de thèse inclura: (1) la synthèse de différents semi-conducteurs 2D (MoS2, WS2, SnS2) par CVD (chemical vapor deposition) et leur association en hétérostructures verticales ou latérales, (2) la caractérisation détaillée des propriétés physiques et chimiques des matériaux individuels et des hétérostructures, (3) l'évaluation du potentiel de ces hétérostructures pour des applications en optoélectronique et en catalyse. Ce dernier aspect passera par la réalisation et l'étude de dispositifs de type transistors et phototransistors à hétérostructures 2D dont les modes de fonctionnement et les performances seront étudiés en détails.
Étude théorique d’électrodes en graphène pour l’électronique moléculaire

SL-DRF-20-0929

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Mésocopie Modélisation et Thermoélectricité (GMT)

Saclay

Contact :

Yannick DAPPE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Yannick DAPPE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

+33 (0)1 69 08 84 46

Directeur de thèse :

Yannick DAPPE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

+33 (0)1 69 08 84 46

Page perso : http://iramis.cea.fr/spec/Pisp/yannick.dappe/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/GMT/

L’électronique moléculaire constitue de nos jours un domaine de recherche très actif, tant pour les aspects fondamentaux de ces nouveaux systèmes qui permettent d’explorer la Physique à l’échelle atomique, que par les possibles retombées en termes de composants électroniques innovants. En effet, outre la capacité à reproduire les composants électroniques à base de silicium (diodes, transistors, …), les molécules peuvent apporter de nouveaux types de réponses électriques du fait d’un grand nombre de degrés de liberté quantiques, modulables en fonction de la molécule considérée. En effet, la nature quantique de ces objets ainsi que les nouvelles fonctionnalités qui y sont associées, ouvrent des perspectives fascinantes pour construire l’électronique du futur.



En conséquence, ces nouvelles recherches ont conduit à d’importants développements dans le domaine de l’électronique moléculaire, notamment pour ce qui est du contrôle et de la manipulation du transport électronique à travers une jonction moléculaire. La majorité des jonctions moléculaire est fabriquée à base de molécules connectées à leurs extrémités par des électrodes métallique (or, platine, argent, ….). Or il a été démontré à plusieurs reprises que la connexion de l’électrode à la molécule présente une influence non négligeable sur la conductance électrique du système. En ce sens, de récents développements ont proposés l’utilisation de nouveaux matériaux tels que le graphène, une couche monoatomique de carbone, réputée pour ces fantastiques propriétés de conduction électrique, comme électrodes dans les jonctions moléculaires. Ainsi, il a été observé que la connexion à une électrode en graphène permet d’augmenter significativement la conductance de la jonction pour de longues chaînes moléculaires, et donc de réduire le coût énergétique de ces systèmes.



L’objectif principal de cette thèse s’inscrit dans ce cadre par l’étude théorique de jonctions moléculaires asymétriques, basées sur des électrodes en graphène ou MoS2, ainsi que l’étude de fils moléculaires décollés de la surface par une pointe STM. En utilisant la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT), on déterminera la configuration d’équilibre de la jonction moléculaire, ainsi que des propriétés électroniques, avant dans un deuxième temps, à partir des configurations d’équilibre obtenues, de calculer le transport électronique dans un formalisme de Keldysh-Green. Il s’agira alors de comprendre le mécanisme d’augmentation de la conductance par rapport aux jonctions classiques, et de les comparer aux résultats expérimentaux existants. Les différents comportements attendus dans ces systèmes permettent d’étudier la Physique du transport électronique à l’échelle atomique, et peuvent être à l’origine de la conception de nouveaux composants à l’échelle de la molécule unique.

Métamatériaux moléculaires auto-organisés émetteurs de lumière

SL-DRF-20-0528

Domaine de recherche : Physique mésoscopique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire d’Electronique et nanoPhotonique Organique (LEPO)

Saclay

Contact :

Fabrice CHARRA

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Fabrice CHARRA
CEA - DSM/IRAMIS/SPEC/LEPO

+33/169089722

Directeur de thèse :

Fabrice CHARRA
CEA - DSM/IRAMIS/SPEC/LEPO

+33/169089722

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/144/fabrice.charra.html

Labo : http://iramis.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=154

Voir aussi : http://www.ipcm.fr/article670.html

Les progrès des technologies optoélectroniques nécessitent le contrôle indépendant de la propagation de la phase et de l’énergie lumineuse. Ceci est possible grâce aux métamatériaux hyperboliques, un cas extrême d’anisotropie optique.



Les systèmes moléculaires auto-organisés offrent un moyen de réaliser de tels milieux, car ils peuvent incorporer divers mésogènes p-conjugués axiaux susceptibles de former des structures très fortement anisotropes.



Notre objectif est de développer un tel système incorporant des entités fluorescentes afin de combiner une dispersion hyperbolique avec une émission de lumière ou un gain optique. Au-delà de la compensation des pertes intrinsèques aux métamatériaux, nous visons la réalisation de dispositifs électroluminescents innovants associant la source dans le métamatériau lui même, là où la plupart des réalisations actuelles impliquent des combinaisons complexes à l’échelle nanométrique de différents milieux émissifs et biréfringents.



Les travaux de thèse comprendront les caractérisations structurales et optiques des matériaux obtenus, l'analyse de leurs propriétés de métamatériaux hyperboliques, et leur intégration dans des composants optiques modèles. La conception, synthèse et caractérisation chimique des matériaux sera effectuée par un autre laboratoire dans le cadre d'une collaboration.
"Structure fine" d’un circuit supraconducteur: manipulation du spin d’un électron unique

SL-DRF-20-0093

Domaine de recherche : Physique mésoscopique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Quantronique (GQ)

Saclay

Contact :

Hugues POTHIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Hugues POTHIER
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GQ

01 69 08 55 29

Directeur de thèse :

Hugues POTHIER
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GQ

01 69 08 55 29

Page perso : http://iramis.cea.fr/spec/Pres/Quantro/static/people/hugues-pothier/index.html

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/GQ/

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/spec/Pres/Quantro/static/index.html

Nous concevons et fabriquons des circuits supraconducteurs dont le comportement est déterminé par les lois de la mécanique quantique. Pour un stage avant la thèse, nous proposons de réaliser des expériences visant à la manipulation cohérente du spin d’une quasiparticule unique.



Dans la pratique, nous utilisons des nanofils semiconducteurs couverts d’une coque supraconductrice. Cette coque est retirée sur une petite section du fil, ce qui se traduit par un spectre discret d’états quantiques dans la section découverte. Nous avons récemment montré que, du fait de l’interaction spin-orbite dans le semiconducteur, ce spectre présente une structure fine analogue à celle du spectre des atomes [1]. Pendant le stage, la manipulation quantique du spin d’une quasiparticule unique sera réalisée en utilisant les techniques de l’électrodynamique quantique en circuits. Ces expériences donneront accès au temps de vie et au temps de cohérence des états.



Nous prévoyons aussi de tester la prédiction récente d’une transition de phase sous champ magnétique dans les nanofils couverts d’une coque supraconductrice [2]. Une phase topologique comportant des fermions de Majorana devrait être accessible, et révélée par la spectroscopie du circuit.



Nous cherchons une étudiante ou un étudiant fortement motivé ayant une bonne compréhension de la mécanique quantique. Elle/Il sera intégrée dans un groupe de recherche très actif en électronique quantique, et se familiarisera avec des concepts avancés de mécanique quantique et de supraconductivité. Il/Elle apprendra aussi plusieurs techniques expériementales: les mesures à basse température, bas bruit, dans le domaine des micro-ondes, ainsi que la nanofabrication.



[1] L. Tosi et al., “Spin-Orbit Splitting of Andreev States Revealed by Microwave Spectroscopy”, Phys. Rev. X 9, 011010 (2019).

[2] R. Lutchyn et al., “Topological superconductivity in full shell proximitized nanowires” arXiv :1809.05512 (2018).



Statistique anyonique d'excitation topologiques de charge fractionnaire e/3 et e/5 en Effet Hall Quantique

SL-DRF-20-0704

Domaine de recherche : Physique mésoscopique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Nano-Electronique (GNE)

Saclay

Contact :

D. Christian GLATTLI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

D. Christian GLATTLI
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GNE

0169087243

Directeur de thèse :

D. Christian GLATTLI
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GNE

0169087243

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/24/christian.glattli.html

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/gne/

Voir aussi : https://nanoelectronicsgroup.com/

Dans certains états quantique de la matière, le courant peut être transporté par des porteurs de charges ayant une fraction e* de la charge élémentaire. C'est notamment le cas de l'Effet Hall quantique fractionnaire (EHQF), une phase quantique topologique ordonnée, qui se produit pour des systèmes électroniques bidimensionnels à basse température et soumis à un fort champ magnétique perpendiculaire. Quand le nombre de quantum de flux en unité h/e est une fraction du nombre d'électrons, le courant se propage le long des bords de l'échantillon sans dissipation. Les porteurs de charges impliqués dans le transport portent une charge fractionnaire e/3, e/5, e/7, etc., … suivant les conditions. Ces excitations fractionnaires sont prédites obéir à une statistique quantique différente des fermions ou des bosons, mais appelée anyonique. Cependant l’observation de statistique anyonique reste à faire. Nous proposons une méthode originale basée sur la manipulation d’anyons par des micro-ondes comme récemment démontrés par le groupe (Science 2019). L’idée est de réaliser une source d’anyon unique à la demande analogue à la source de lévitons développée par le groupe pour des électrons (Nature 2013, Nature 2014). Combinant 2 sources permettrait de réaliser des interférences quantique à deux anyons et de révéler leur statistique anyonique.

La thèse demandera la mise au point de cette source anyonique pour des anyons de charge e/3 et e/5 basée sur la génération de pulses micro-ondes Lorentziens et sa caractérisation par des mesures de bruit quantique électronique ainsi que par détection de charges uniques



1] A Josephson relation for fractionally charged anyons, M. Kapfer, P. Roulleau, I. Farrer, D. Ritchie and D. C. Glattli ( SCIENCE (2019) https://doi.org/10.1126/science.aau3539 )



[2] Minimal-excitation states for electron quantum optics using levitons, J. Dubois, T. Jullien, F. Portier, P. Roche, A. Cavanna, Y. Jin, W. Wegscheider, P. Roulleau and D. C. Glattli, NATURE 502, 659-663 (2013)



[3] Quantum tomography of an electron, T. Jullien, P. Roulleau, B. Roche, A. Cavanna, Y. Jin and D. C. Glattli, Nature 514, 603–607 ( 2014)



Modélisation multiéchelle de la diffusion du lithium dans les électrolytes solides

SL-DRF-20-0560

Domaine de recherche : Stockage électrochimique d’énergie dont les batteries pour la transition énergétique
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LCF) (LSDRM)

Saclay

Contact :

Thibault CHARPENTIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Thibault CHARPENTIER
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM

33 1 69 08 23 56

Directeur de thèse :

Thibault CHARPENTIER
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM

33 1 69 08 23 56

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/112/thibault.charpentier.html

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lsdrm/

Les batteries Li-ion sont aujourd'hui très largement utilisées dans notre vie courante. Toutefois l'utilisation d'électrolytes liquides pose de nombreux problèmes en terme de performances et de sécurité. L'approche de batteries "tout solide" est une voie prometteuse pour répondre à ces enjeux. Dans ce contexte, de nombreux matériaux sont actuellement étudiés comme électrolytes solides performants. Parmi ceux-ci, les céramiques de type grenat Li7La3Zr2O12 (LLZO) dopées (Al3+, Ga3+, Nb5+, Ta5+, ...) figurent parmi les meilleurs candidats.



Cette thèse a pour objectif de développer des outils et méthodologies de simulation numériques afin d'étudier la mobilité et la diffusion du lithium dans les céramiques de type LLZO à différentes échelles temporelles en combinant, pour les temps

courts, des simulations par dynamique moléculaire et calculs ab-initio de type DFT combinées ensuite à des modèles cinétiques de type Monte-Carlo ou de champs pour accéder aux échelles de temps long.



Ces simulations seront confrontées à des expériences de résonance magnétique nucléaire (RMN, relaxation nucléaire du lithium-7) et de spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE). Ces expériences permettent de caractériser finement les mouvements du lithium à échelle microscopique (mobilité, RMN) et macroscopique (diffusion, SIE). La finalité est de comprendre les phénomènes d'évolution nano-structurale et de diffusion lents qui impactent potentiellement le fonctionnement et le vieillissement de l'électrolyte.
Développement d’une plateforme microfluidique pour la compréhension de la pharmaco-cinétique moléculaire au niveau de la cellule unique

SL-DRF-20-0908

Domaine de recherche : Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Florent Malloggi

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Florent Malloggi
CEA - DSM/IRAMIS/NIMBE/LIONS

+3316908 6328

Directeur de thèse :

Florent Malloggi
CEA - DSM/IRAMIS/NIMBE/LIONS

+3316908 6328

Page perso : http://iramis.cea.fr/nimbe/Pisp/florent.malloggi/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

A partir d’un mélange de cellules isolées d’une tumeur d’un animal ayant été injecté avec une drogue anticancéreuse radiomarquée au tritium, ce projet vise à réaliser un tri cellulaire permettant de quantifier la dose exacte de la drogue accumulée dans chaque cellule de la tumeur. Cette approche permet de répondre à une question essentielle en pharmacologie : mettre en relation les effets observés (thérapeutiques et non-désirés) avec la dose de la drogue délivrée, dans ce cas au niveau de la cellule unique (cellules cancéreuses), mais aussi tous les autres types cellulaires présents dans le tissu tumoral. Essentielles dans le domaine du cancer, les applications de ce projet concernent également tout le champ d’application des médicaments.



Pour parvenir à cet objectif ambitieux et novateur, il faut mettre en cohérence différents domaines d’expertises et de nouvelles technologies. Dans ce contexte nous avons initié une collaboration avec plusieurs laboratoires du CEA Saclay depuis le marquage des cellules, leur tri et la détection du radioélément. Le sujet de thèse proposé ici s’inscrit dans ce projet et vise plus particulièrement à développer une puce microfluidique pour la séparation et le tri des cellules puis son imagerie à l’aide d’un détecteur de rayonnement beta.

 

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