CEA
CNRS
Univ. Paris-Saclay

Service de Physique de l'Etat Condensé

Les sujets de thèses

4 sujets /SPEC/SPHYNX

Dernière mise à jour : 03-08-2020


• Matière molle et fluides complexes

• Matériaux et applications

• Physique du solide, surfaces et interfaces

• Physique théorique

 

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).
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.
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.
Peut_on simuler le climat à l'aide d un ordinateur portable’

SL-DRF-20-1106

Domaine de recherche : Physique théorique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

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

Saclay

Contact :

Bérengère DUBRULLE

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

Contact :

Bérengère DUBRULLE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX

0169087247

Directeur de thèse :

Bérengère DUBRULLE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX

0169087247

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/berengere.dubrulle/index.html

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

Les gaz à effet de serre produits par l’activité humaine influencent le climat de la Terre. Pour comprendre et prédire cette influence, la communauté scientifique utilise entre autre des simulations numériques du système climatique. Ce dernier est multi-composant, et implique une gamme pharaonique d’échelles : par exemple, la simulation de l’athmosphère (une des composantes du climat) requière en principe la prise en compte de toutes les echelles entre celle des ouragans (100 km) et celles à laquelle l’énergie est dissipée (0.1 mm), soit une gamme d’échelle de 1011. Cette gamme d’échelle est inaccessible aux plus grands ordinateurs existant actuellement, qui n’ont ni assez de mémoire, ni assez de CPU pour traiter un tel nombre de degré de libertés.La solution actuelle adoptée par les climatologues est d’introduire des « modèles de turbulence », grâce auquels l’influence des petites échelles est paramétrisée via des loi empirique, au prix de l’introduction de paramètres ajustables. Ainsi, un modèle de climat moderne en comporte plus de 100. L’ajustement de ces paramètres empiriques est alors un enjeu majeur, qui n’est pas encore résolu. De plus, ces modèles ne reproduisent pas les fluctuations extrêmes observées à très petite échelles, et peinent donc à reproduire des événements intenses comme les clyclones tropicaux.



Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle approche, qui consiste à considérer toute la gamme des échelles, mais en raréfiant le nombre d’échelles prises en compte au fur et à mesure que l’on descend en taille. Le modèle correspondant est sans paramètre ajustable, et peut etre simulé sur un ordinateur portable. Dans un premier temps, on testera le modèle sur des cas de référence de la turbulence (2D, 3D, Boussinesq), en étudiant notamment la capacité du modèle à reproduire la statistique des événements extrêmes de vorticité et de dissipation. Dans un deuxième temps, ce modèle sera couplé à un modèle simplifié de l'atmosphère, par exemple en utilisant le code DYNAMICO developpé à l'IPSL, ce qui permettra de valider l'intérêt de cette approche pour étudier l'impact du changement climatique sur les évenements extrêmes.

 

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