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Univ. Paris-Saclay
5 sujets IRAMIS/LSI

Dernière mise à jour : 23-01-2022


 

Structure et propriétés de phases densifiées de silice

SL-DRF-22-0352

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

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Saclay

Contact :

Nadege OLLIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2021

Contact :

Nadege OLLIER
CEA - DRF

01 69 33 45 18

Directeur de thèse :

Nadege OLLIER
CEA - DRF

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/recherche/defauts-desordre-et-structuration-de-la-matiere

De nos jours, de nombreuses technologies reposent sur des dispositifs optiques ou optoélectroniques intégrant des verres de silice en raison de ses propriétés exceptionnelles (ultra-transparence dans la gamme UV-NIR, haute résistance mécanique, faible dilatation thermique). La compréhension du comportement de la silice dans des conditions extrêmes (hautes pressions, irradiation) reste un enjeu pour un grand nombre d'applications dans le domaine du nucléaire et de l'espace. Il est possible par indentation ou par compression hydrostatique de densifier de manière permanente la silice à des valeurs limites autour de 20% (à 25 GPa) en raison du grand volume libre de ce verre. La densification de la silice par irradiation est également possible.



Nous avons récemment montré l'existence d'un seul polymorphe de silice (densité 2,26 g / cm3) obtenu quel que soit l'état initial de la silice après irradiation à très fortes doses (typ. > 10 GGy pour des électrons de 2,5 MeV). Mais à ce stade, on ne sait pas si cette phase amorphe est unique et identique à la phase dite "métamictique" obtenue après irradiation et amorphisation des polymorphes cristallins de la silice (quartz, coésite, etc.). Cette thèse se concentrera sur les phases de silice denses telles que cette phase metamictique et des couches minces de silice. Nous nous attacherons à caractériser leur structure et leurs propriétés avec un grand intérêt pour les propriétés mécaniques.
Matériaux récupérateurs d'énergie poreux multi-échelle innovants obtenus par irradiation aux ions lourds rapides et fonctionalisation

SL-DRF-22-0328

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
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 : 01-10-2022

Contact :

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

0169334526

Directeur de thèse :

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

0169334526

Page perso : https://www.polytechnique.edu/annuaire/fr/users/marie-claude.clochard

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

Du fait de la croissance des microdispositifs autonomes, la piezoélectricité apparaît comme une des solutions les plus demandées par les industriels pour alimenter des microcapteurs sans fil en exploitant l’énergie vibrationnelle disponible dans l’environnement (vent, rivières…) ou dans les structures industrielles (conduites, transports…). Pour répondre à ces besoins, le convertisseur énergétique doit être un matériau robuste et flexible. Les matériaux en polydifluorure de vinylidène (PVDF) sont parmi les meilleurs candidats pour la fabrication de tels piezogénérateurs. Cependant, le principal inconvénient du PVDF est sa faible permittivité qui a pour effet que de petits éléments auront de faibles capacités et souffriront d’une perte de signal lors du chargement électrique. Pour pallier à ce problème, l’introduction d’additifs métalliques permet d’améliorer l’efficacité de la polarisation et les propriétés piezoélectriques de ces composites. Seulement, un excès d’additifs métalliques risque d’accroitre, par agglomération, les pertes de courant, ce qui n’aura aucun bénéfice sur l’amélioration de la performance piezoélectrique et, encore moins, sur l’efficacité électromécanique. La tendance actuelle est donc d’incorporer dans la formulation du PVDF d’autres matériaux type PZT, BaTiO3, MOFs… et/ou d’adopter une autre approche, moins étudiée, jouant sur la porosité elle-même.



Ces sont ces nouvelles approches que nous aimerions combiner et développer davantage. Introduire une porosité par technique de moussage a très récemment démontré étendre les effets de contrainte-déformation dans le matériau et a amélioré l’efficacité piezoélectrique. L’idée est ici d’introduire une porosité multi-échelle à l’intérieur de traces ioniques attaquées dans le PVDF polarisé en immobilisant des nanoparticules de Metal Organic Frameworks (MOFs) et d’étudier ces nouveaux piezomatériaux en réalisant des mesures de conductance ionique sous tension.
Connecter des matériaux réels aux données de modèles universels: une approche écologique

SL-DRF-22-0457

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 : 01-10-2022

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/

Voir aussi : https://portail.polytechnique.edu/lsi/fr/recherche/spectroscopie-theorique

La conception des matériaux par ordinateur est difficile en raison de la complexité des matériaux et des effets d'interaction. Ces deux problèmes ne peuvent être séparés, sinon il serait possible de calculer les contributions universelles d'interaction une fois pour toutes, les stocker et les ajouter chaque fois qu'un nouveau matériau est simulé.



Nous avons proposé une approche générale pour que ce rêve devienne partiellement réalité : la stratégie consiste à calculer avec une grande précision et à stoker en mémoire, une fois pour toutes, une propriété donnée d'un système modèle en fonction des paramètres du modèle. Ces résultats sont ensuite utilisés pour déterminer la même propriété dans de nombreux matériaux réels, via une procédure récemment développée et appelée "connecteur". Nous proposons une stratégie d'approximation systématique des connecteurs. Le succès de cette approche repose sur l'utilisation de modèles flexibles avec de grands espaces de paramètres, et les données du modèle doivent être représentées, stockées et interpolées de manière appropriée.



L’étudiant(e) en thèse développera et effectuera des calculs de type "connecteurs" pour différentes propriétés, en particulier des spectres d'absorption et de plasmons, et contribuera à une base de données de modèles largement accessible.
Etude théorique des propriétés physiques et optiques de certaines surfaces d’oxyde de titane pour des applications de détection de gaz à effets de serre

SL-DRF-22-0400

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

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Saclay

Contact :

Nathalie VAST

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Nathalie VAST
CEA - DRF/IRAMIS/LSI

01 69 33 45 51

Directeur de thèse :

Nathalie VAST
CEA - DRF/IRAMIS/LSI

01 69 33 45 51

Page perso : https://portail.polytechnique.edu/lsi/en/research/materials-science-theory

Labo : https://portail.polytechnique.edu/lsi/en/research/research-lsi

Une méthode courante de détection de la concentration des gaz à effet de serre consiste à utiliser des oxydes semi-conducteurs comme SnO2, ZnO et TiO2. De plus, la décomposition catalytique assistée par plasma est l’une des voies de dissociation du CO2. Dans les deux cas, le dioxyde de titane, finalement déposé sur une couche d’or, est un matériau important à étudier. Dans le présent projet de doctorat, des méthodes fondées sur les premiers principes seront utilisées pour comprendre qualitativement et quantitativement le processus d’adsorption et la réponse optique du système.
Modélisation de phases ternaires BCxMy à haute pression et haute température

SL-DRF-22-0393

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

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Saclay

Contact :

Nathalie VAST

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Nathalie VAST
CEA - DRF/IRAMIS/LSI

01 69 33 45 51

Directeur de thèse :

Nathalie VAST
CEA - DRF/IRAMIS/LSI

01 69 33 45 51

Page perso : https://portail.polytechnique.edu/lsi/en/research/materials-science-theory

Labo : https://portail.polytechnique.edu/lsi/en/research/research-lsi

Ce travail de thèse vise l’exploration de nouvelles idées, par la modélisation, pour la synthèse innovante à haute pression (P) et à haute température (T) de céramiques à propriétés mécaniques renforcées. L’amélioration des matériaux à base de carbure de bore, en y insérant un élément M, répond à la fois à un intérêt fondamental, car la chimie en jeu est encore largement inconnue, surtout sous pression et température élevées, et présente un intérêt pratique important, avec des applications industrielles potentielles. Dans ce travail de thèse à caractère théorique et numérique, des calculs seront effectués au LSI (N. Vast et al.) notamment dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité avec la suite de logiciels Quantum Espresso, et serviront de données d’entrée à des calculs de thermochimie selon l’expertise de l’IRCER (O. Rapaud et al.). Les calculs viseront en particulier à fournir la plage théorique de pressions dans laquelle certaines des phases calculées s’avèrent thermodynamiquement stables, et fourniront des caractéristiques de diffraction X et spectroscopique (spectres Raman, diffusion RMN) pour guider les expérimentateurs. Ce travail est financé par un projet ANR pour lequel, dans la partie expérimentale, des synthèses haute pression dans la presse Paris-Edimbourg seront effectuées ex situ à l’IMPMC (Yann Le Godec et al.) et également contrôlées in situ au(x) synchrotron(s). Des expériences de frittage par la technique de Spark plasma sintering seront menées à l’ICMCB de Bordeaux (A. Largeteau et al.).

 

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