Synthèse et caractérisation de nouveaux matériaux fluorescents nanostructurés pour la détection de composés organiques volatils.
La présence dans les environnements intérieurs de nombreuses substances et agents (géno-)toxiques, infectants ou allergisants à effets pathogènes n’est plus à démontrer. La détection de ces substances dans l’air intérieur est devenue de fait une préoccupation sanitaire majeure pour nos sociétés. Pour répondre à ce besoin et permettre la mise au point de capteurs de « terrain » sensibles et sélectifs, différentes solutions technologiques sont à l’étude. Parmi ces méthodes, celles qui exploitent les phénomènes de fluorescence sont particulièrement intéressantes en raison de leur sensibilité élevée (limite basse de détection) et des possibilités qu’elles offrent de mettre au point des dispositifs bas coût, de faibles dimensions et faiblement consommateur d’énergie.
Le projet proposé s’inscrit dans ce contexte et vise à évaluer les potentialités d’une nouvelle famille de matériaux organiques fluorescents nanostructurés pour la détection de
traces de polluants de l’air intérieur. Le travail proposé sera mené en collaboration avec le Laboratoire de Chimie des Polymères (UMR7610-CNRS/UPMC Paris 6) spécialisé dans la
synthèse d’organogels fonctionnalisés. Il s’agira plus précisément de mettre au point la synthèse de nouveaux polymères supramoléculaires hautement poreux qui serviront soit de support à un matériau fluorescent sensible, soit fonctionnalisés de telle sorte qu’ils puissent assurer directement la reconnaissance et la détection des molécules cibles. Les propriétés physico-chimiques des matériaux ainsi réalisés seront examinées par différentes techniques. Leurs performances en présence des polluants cibles (formaldéhyde, acétaldéhyde) et d’interférents potentiels seront évaluées. Enfin, les matériaux les plus intéressants seront intégrés dans un prototype fonctionnel.
Développement d’une plateforme logicielle pour la simulation de systèmes énergétiques
L’évolution des réseaux d’énergie vers les « smart-grid », avec notamment une forte pénétration de production de sources renouvelables, ainsi que le déploiement de systèmes de stockage, entraine une augmentation de la complexité de leur conception et de leur optimisation nécessitant de nouveaux outils de modélisation et de simulation. En particulier, ces outils devront être en mesure de considérer diverses sources d’énergie, divers vecteurs énergétiques et diverses technologies de conversion énergétique. De plus, ils devront également répondre à un besoin de simulation pour le dimensionnement optimal de systèmes énergétiques, et la conception de lois de gestion pour leur opération.
En effet, les outils de modélisation et de simulation disponibles aujourd’hui ne répondent que partiellement à cette problématique ; c’est pourquoi l’objectif du projet est de développer une plateforme de simulation, qui réponde aux besoins cités précédemment (multi-sources, multi-énergies, multi-technologies). Cette plateforme sera architecturée de façon à favoriser son ouverture et maximiser ses capacités à être transférée vers des acteurs industriels.
La problématique de réseaux multi-énergies devra pouvoir être prise en compte et la possibilité laissée à l’utilisateur d’intégrer ses propres modèles ou lois de gestion sera considérée.
Le projet se focalise sur l’architecture de la plateforme et sur la modélisation de cette architecture. Un outil logiciel de simulation sera développé à partir de l’architecture proposée. L’objectif de ce développement n’est pas de couvrir l’ensemble des applications que doit couvrir la plateforme, mais plutôt de valider la cohérence du modèle de l’architecture à travers une application ciblée.
Développement et caractérisation des récepteurs CPV (concentration photovoltaïque) pour des modules CPV à haut rendement
La CPV (concentration photovoltaïque) est une technologie très prometteuse pour la génération d’éléctricité à grande échelle. Elle profite des éléments optiques à faible coût, tels que miroirs ou lentilles, pour capturer la lumière du soleil et pour la concentrer dans des cellules de petite taille. Cette technologie, qui est déjà dans un stade industriel, est basée sur des cellules solaires multi-jonction (MJSC), qui ont des rendements jusqu’à 45%.
Le candidat travaillera dans des nouvelles architectures de récepteurs conçus à partir des cellules CPV à haut rendement qui seront ultérieurement intégrées dans des modules CPV de nouvelle génération. L’ingénieur(e) de recherche devra également apprendre à caractériser ces systèmes, pour lequel il / elle va utiliser les outils disponibles au Labo CPV à l’INES (CEA). D’autres nouvelles techniques de caractérisation peuvent être aussi nécessaires.
Le candidat doit être physicien ou ingénieur avec une spécialisation dans le domaine de la physique d’état solide, de l’électronique, de l’ingénierie électrique, de la mécatronique ou similaire. Il / elle doit être docteur, de préférence dans le domaine du photovoltaïque et particulièrement en CPV. De bonnes compétences linguistiques et l’expérience de laboratoire sont nécessaires.
Mise au point de procédés innovants de métallisation pour la fabrication de structures d’interconnexions avancées de cellules solaires
La fabrication de cellules solaires performantes et à coût maîtrisé constitue un enjeu majeur, et mobilise de nombreuses équipes de recherches et industriels dans le monde. De nombreuses solutions technologiques sont actuellement développées et évaluées dans ce but. Ainsi, la limitation de l’ombrage des zones actives par les lignes de métal qui collectent le courant est-elle l’une des voies d’amélioration les plus prometteuses. Cette étude vise à mettre au point un nouveau procédé de fabrication de lignes métalliques étroites en utilisant un dépôt électrochimique en remplacement de la sérigraphie. Dans cette approche, le substrat conducteur est revêtu d’un masque isolant qui définit les lignes, et le métal est directement déposé par électrolyse, sélectivement sur les zones faiblement conductrices (c’est-à-dire les lignes). Les procédés seront à adapter en fonction de la nature des zones faiblement conductrices sur lesquelles devront être réalisés les dépôts électrolytiques.
Production d’hydrogène et d’ammoniac à partir d’un champ éolien offshore
Depuis 2013, le CEA Tech met progressivement en place des Plates-formes régionales de transfert technologique (PRTT), avec l’appui des collectivités territoriales pour répondre spécifiquement aux besoins d’innovation du tissu industriel régional, avec un rôle complémentaire de celui des acteurs scientifiques et économiques en place. Ce projet s’inscrit dans la thématique d’innovation «marinisation des systèmes énergétiques » développé au sein de la PRTT des Pays de la Loire (DPLL) qui a notamment pour but de contribuer à définir des architectures de conversion énergétiques innovantes prenant en compte les contraintes environnementales et d’usages en milieu maritime. Ces travaux s’appuient sur un fort background du LITEN (Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux) en outils de modélisation et d’optimisation de chaines énergétiques multi-physiques et sur une expertise croissante de la PRTT sur l’exploitation et l’adaptation de ces outils aux contraintes maritimes.
Etude de la cinétique de l’effet biocide de films alimentaires à base de nano cellulose – approche safer by design
Ce projet est basé sur l’étude de la cinétique de l’effet biocide d’un film alimentaire à base de nanocellulose. En insérant une particule d’halloysite ayant la forme d’un feuillet replié sur lui-même dans la nanocellulose, nous espérons créer un réservoir de NPs (Ag ou ZnO) à effet biocide à l’intérieur et donc allonger la durée de cet effet dans le temps. Ce projet couvre toutes les étapes depuis la synthèse du film alimentaire, sa nanocaractérisation et jusqu’à l’étude de ses effets toxicologiques sur les bactéries. In fine, le but est de trouver la ou les fonctionnalisations des halloysites prolongeant le plus possible l’effet biocide et de le transposer par la suite à d’autres types de matériaux.
Elaboration de nanofils Si pour des applications en microélectronique
La réalisation de capacités intégrées présentant une forte capacité surfacique nécessite un déploiement de la surface des électrodes. Dans ce travail, nous proposons d’augmenter cette surface spécifique en intégrant dans les capacités des nanofils de Si.Une première partie de ce travail sera consacrée à l’étude de compréhension et à l’optimisation du procédé de croissance de nanofils de silicium par CVD. En parallèle, les propriétés des nanofils de silicium obtenus par gravure électrochimique seront évaluées et seront comparés à celles des nanofils obtenues par CVD. Selon les caractéristiques électriques obtenues, différentes stratégies (métallisation, silicuration…) seront envisagées afin d’améliorer leur conductivité électrique.
Nouveaux Catalyseurs Carbonés Durables pour PEMFC
Le but du projet est de développer et de tester pour l’ORR, un matériau à base d’aérogel de graphène mésoporeux et graphitisé, présentant une structuration hiérarchique permettant un meilleur transfert de matière et des domaines graphitiques augmentant la durabilité et la conductivité du matériau final, et fonctionnalisé par des Pt-NPs.
Ces structures de graphène expansé développées à l’IRIG/SyMMES présentent des chimies de surfaces, des micro/méso/macro porosités dépendantes des méthodes de synthèses, fonctionnalisation et de séchage employées. L’objectif sera d’augmenter leur degré de graphitisation, et ensuite de déposer par voie chimique les Pt-NPs. Les propriétés électrocatalytiques de ces matériaux seront ensuite testées.
La caractérisation méso-structurale avancée par diffusion de rayonnement de ces matériaux permettra de corréler propriétés structurales et propriétés catalytiques de ces nouveaux électro-catalyseurs en système pile à combustible. Ce gain de connaissance passera par des analyses ex-situ, mais aussi operando.
Developement de modules technologique à basse temperature pour la 3D sequentielle en vue de la fin de la roadmap
L’intégration 3D séquentielle est envisagée comme l’une des solutions possibles pour la fin de la roadmap CMOS. Différents modules process ont été développés à 500°C en FDSOI planaire en intégration gate first. Cependant compte-tenus des résultats récents de stabilité des transistors du bas obtenus, des considérations de rendement, un besoin de réduire encore cette température à 450°C est envisagé.
Ainsi le post-doctorant aura en charge le développement de modules technologiques à basses températures 450°C et 500°C pour du FDSOI planaire. Une attention particulière sera apportée au développement du module grille à basse température. La modulation de la tension de seuil sera aussi adressée.
Ce travail sera fait en collaboration avec les équipes process de la plateforme technologique du LETI ainsi qu’avec les equipes de caractérisation électrique et de simulations TCAD.
Cellules photovoltaïques CIGS optimisées pour applications de récupération d’énergie en environnement intérieur
L’objectif de ce post-doctorat est le développement de cellules photovoltaïques à base de couches minces de CIGS, pour applications de récupération d’énergie (alimentation de dispositifs électroniques autonomes). Il s’agira d’optimiser les performances des cellules en environnement intérieur, c’est-à-dire sous faible niveau d’éclairement. Outre l’élaboration de couches minces de CIGS par dépôt physique en phase vapeur et leur caractérisation physico-chimique, le post-doctorant sera impliqué dans la réalisation et le test des cellules.