Synthèse de Carbon Dots par voie solvothermal pour des applications optoélectroniques
Les Carbon dots (C-dots) sont des particules de taille nanométrique de carbone qui présentent des propriétés électroniques, optiques et chimiques uniques en raison de leur propriété physico-chimique exceptionnelle. Ces matériaux de petite taille et de rapport surface/volume élevé sont des semi-conducteurs capables de luminescer sous irradiation ce qui permet d’envisager leur utilisation pour la détection de rayonnement ionisant. Les scintillateurs plastiques classiques reposent sur des transferts d’énergie de l’ultraviolet pour aboutir à une émission dans le visible via des fluorophores organiques. La capacité des CDs à absorber des photons dans le domaine de l’ultraviolet et d’émettre dans le domaine du visible permet d’envisager qu’ils puissent potentiellement se substituer partiellement ou totalement aux fluorophores organiques dans leur rôle de pont entre l’ultraviolet et le visible. A faible coût de production, Ils peuvent être synthétisés soit par synthèse organique conventionnelle par étapes, soit, plus rapidement, par des approches descendantes ou ascendantes en une seule étape à partir de divers produits chimiques. Dans ce contexte, nous avons récemment développé une voie de synthèse intéressante permettant de préparer des C-dots émettant dans différentes longueurs d'onde pour couvrir ainsi toute la gamme du visible.
Implémentations sécurisées de la cryptographie post-quantique basée sur le code : co-conception logiciel-matériel et résistance aux canaux auxiliaires
L’informatique quantique menace les schémas cryptographiques traditionnels tels que RSA et ECC, rendant nécessaire le développement de la cryptographie post-quantique (PQC). Le processus de standardisation du NIST a sélectionné des algorithmes comme HQC, un mécanisme d'encapsulation de clé basé sur les codes. L’implémentation efficace et sécurisée de ces algorithmes, notamment dans des environnements contraints en ressources comme l’IoT et les systèmes embarqués, demeure un défi. Les attaques physiques, en particulier les attaques par canaux auxiliaires et par injection de fautes, nécessitent des contre-mesures robustes telles que le masquage, le "shuffling" et le "hiding". Ces protections introduisent toutefois des surcoûts en performance, rendant indispensable la co-conception matériel/logiciel. Le projet se concentre sur l’implémentation logicielle sécurisée de HQC avec une forte résistance aux attaques physiques. Les plateformes ciblées incluent les systèmes embarqués basés sur RISC-V. La recherche porte sur la conception et l’évaluation de contre-mesures contre les canaux auxiliaires sur ces plateformes. Les phases ultérieures étendront le travail à des prototypes FPGA pour valider la sécurité en matériel. Une exploration ASIC pourra suivre afin d’optimiser la surface, la consommation et les performances sous contraintes de sécurité. Le candidat développera également des techniques algorithmiques et architecturales de mitigation des attaques. Les contributions incluront des outils open source et des benchmarks. Ce travail soutiendra le déploiement sécurisé de la PQC dans des applications concrètes.
Utilisation de l’intelligence artificielle pour la modélisation et le changement d’échelle de systèmes accrétants en astrophysique de laboratoire
En astrophysique, les systèmes accrétants, c’est-à-dire les systèmes pour lesquels la gravitation d’une étoile capture la matière dans son environnement proche, produisent des sources de rayonnement X couramment observés par les satellites d’observation. Les signatures spectrales de ce rayonnement permettent d’en déduire la masse, le champ magnétique, le taux d’accrétion de l’étoile accrétante et jusqu’à l’évolution de la composition chimique et du degré d’ionisation des éléments dans les structures. Ces déductions reposent sur des modélisations hydrodynamiques en présence de rayonnement. Les structures mises en jeu se trouvent dans des zones de taille très réduites spatialement et par conséquent non résolues à l’échelle astrophysique par les outils d’observation à notre disposition. L’astrophysique de laboratoire permet d’ouvrir une fenêtre sur ces objets en miniaturisant les processus à des échelles compatibles avec des expériences réalisables grâce notamment à des lasers de puissance. Ces expériences permettent la caractérisation du plasma et l’observation de sa structuration spatiale grâce aux diagnostics présents sur les plateformes expérimentales (radiographies, émissions propre du plasma, spectroscopie…).
Le post-doctorant exploitera les possibilités liées à l'utilisation de réseaux de neurones physiquement informés pour étudier la possibilité d'extrapoler des résultats de simulation d'hydrodynamique radiative. Il développera un outil pour déterminer simplement les matériaux et régimes pertinent pour dimensionner des expériences en laboratoire. Enfin il exploitera l'IA pour essayer de trouver des relations de loi d'échelle entre deux systèmes.
Module PV réparable intégrant un élément de délamination par ultrason
Les panneaux photovoltaïques (PV) ont une durée de vie limitée en raison de la dégradation de leur performance, de défauts opérationnels ou de facteurs économiques. D’ici dix ans, des millions de tonnes de panneaux PV deviendront des déchets, posant des défis environnementaux et sociétaux significatifs. L'Union Européenne a reconnu ce problème par la directive WEEE pour la gestion des déchets électriques et électroniques.
Les modules PV sont des assemblages complexes contenant des matériaux critiques tel que l'argent et des polluants persistants comme les polymères fluorés. De plus, le verre et le silicium mis en œuvre présentent une empreinte carbone élevée, rendant le réemploi essentiel pour atténuer l'impact environnemental. Diverses techniques de démantèlement sont explorées pour extraire les métaux, les polymères et le verre. Les objectifs concernent la sélectivité et le rendement des procédés, la pureté des matériaux obtenus. Pour renforcer la durabilité du photovoltaïque, la gestion des modules dans une vision d'économie circulaire est essentielle.
Le CEA/LITEN mène des recherches sur les méthodes de délamination pour améliorer la qualité des matériaux recyclés. Dans ce postdoctorat, nous explorerons la capacité des ultrasons pour le démantèlement ou la réparation des modules PV. Le développement d'un modèle numérique pour comprendre les phénomènes de vibration dans les panneaux PV permettra la conception d'un outil pour un couplage efficace. En plus de la modélisation et de la mise en place de l'outil, nous explorerons de nouvelles architectures de modules PV en intégrant des couches composites sensibles aux ultrasons. L'évaluation de divers phénomènes induits tels que la transmission optique et le comportement thermomécanique fera partie de l'étude. Ce projet tirera parti d'un environnement scientifique de haut niveau, avec une expertise en modélisation numérique thermomécanique, en conception de modules PV et en fabrication de prototypes.
Imageurs spectrométriques à base de pérovskites
Le LETI, le LIST et l’IRFU/DAP développent depuis de nombreuses années des imageurs spectrométriques de rayons X et gamma (20 keV - 1 MeV) pour l’imagerie médicale, le nucléaire, la sécurité et l’observation astronomique. Les détecteurs actuels reposent sur l’utilisation de monocristaux de tellurure de cadmium (Cd(Zn)Te), performants mais coûteux, avec des surfaces de détection limitées. Il est nécessaire de prospecter de nouveaux semi-conducteurs susceptibles de pallier ces limitations. Des études récentes, principalement aux États-Unis, ont démontré que les pérovskites halogénées, principalement CsPbBr3, sont des matériaux prometteurs pour la spectrométrie X et gamma. Plusieurs start-ups commercialisent ces cristaux. Toutefois, si les performances des pixels uniques à base de pérovskite sont établies, aucune équipe n’a démontré leur potentiel dans des imageurs spectrométriques destinés à des applications spécifiques. L’objectif du projet PTC PRISM, d’une durée de 18 mois, est de benchmarker les pérovskites halogénées de différentes sources avec le CdTe pour la spectro-imagerie X et gamma dans des domaines clés pour le CEA : astrophysique, sécurité, applications nucléaires, et applications médicales. De plus, PRISM apportera une analyse stratégique sur l’intérêt ou non pour le CEA de développer l’élaboration de ces matériaux en Europe dans un projet ultérieur, pour ne pas dépendre uniquement de sources extra-européennes comme c’est le cas pour le CdTe. Pour ce faire un post-doctorant sera recruté au LETI pour une durée de 18 mois et deux stagiaires de masters seront recrutés, un à l’IRFU, et un au LIST. Les résultats de PRISM pourront naturellement être valorisés par une publication et par la conception de systèmes dans le cadre des laboratoires communs du LETI, du LIST et de l’IRFU/DAP.
Négociation multi-agent pour le placement collaboratif des ressources dans les réseaux cloud distribués
Ce projet de recherche vise à concevoir un système décentralisé et autonome de gestion des ressources pour des réseaux cloud hétérogènes. S’appuyant sur l’évolution vers des architectures distribuées motivées par les enjeux de souveraineté des données et de performance, le projet propose de dépasser le modèle centralisé traditionnel du control plane dans Kubernetes. Chaque organisation impliquée dans une fédération de clusters serait représentée par un agent intelligent, capable de négocier le placement des ressources selon ses propres objectifs, tout en préservant la confidentialité des données. L’interaction entre ces agents est modélisée comme un jeu à agents multiples, où des mécanismes d’incitation sont conçus pour atteindre un équilibre bénéfique pour tous. Le projet prévoit de formaliser le problème, d’adapter les méthodes d’apprentissage par renforcement multi-agent aux contraintes du contexte distribué (tolérance aux fautes, communication asynchrone), et de développer une solution fonctionnelle en Rust. Il s’agit ainsi de poser les bases d’un nouveau paradigme de collaboration entre fournisseurs de services cloud.
Étude de la formulation Vitesse-Vorticité-Pression pour discrétiser les équations de Navier-Stokes.
Les équations de Navier-Stokes incompressibles sont parmi les modèles les plus
utilisés pour décrire les écoulements d’un fluide newtonien (c’est-à-dire un fluide dont la viscosité est indépendante des forces extérieures appliquée au fluide). Ces équations modélisent le champ de vitesse et le champ de pression du fluide. La première des deux équations n’est autre que la loi de Newton, tandis que la seconde découle de la conservation de la masse dans le cas d’un fluide incompressible (la divergence de la vitesse est nulle). L’approximation numérique de ces équations est un véritable défi en raison de leur caractère tridimensionnel et instationnaire, de la contrainte de divergence nulle et enfin de la non-linéarité du terme de convection. Il existe différentes méthodes de discrétisation, mais pour la plupart de ces méthodes, l’équation de conservation de la masse n’est pas satisfaite exactement. Une alternative consiste alors à introduire comme inconnue supplémentaire la vorticité du fluide, égale au rotationel de la vitesse. On réécrit alors les équations de Navier-Stokes avec trois équations. Le post-doc consiste à étudier d'un point de vue théorique et numérique cette formulation et de proposer un algorithme de résolution efficace, dans le code TrioCFD.
Modélisation et intégration de types de données Local-First
Les frameworks de modélisation existants ont des capacités de collaboration limitées. La collaboration au niveau des éléménts d'un modèle est une des fonctionnalités les plus souhaitées, comme déjà identifié. Cependant, la plupart des solutions s'appuient principalement sur des bases de données centralisées et son hebergées dans un cloud. Bien que ces solutions facilitent la collaboration entre les partenaires connectés en employant des techniques de contrôle de concurrence ou en adoptant une politique du "dernier écrivain gagne", elles ne supportent pas les scénarios de collaboration déconnectée, une caractéristique importante pour la conception de logiciels local-first. Cette situation présente un compromis : utiliser des solutions basées sur le cloud et sacrifier le contrôle de la propriété des données versus adopter des instances séparées sans capacités collaboratives. L'objectif de ce projet postdoctoral est de contribuer et d'étendre un cadre existant de Model-Based Systems Engineering (MBSE), construit sur des Conflict-free Replicated Data Types (CRDTs) spécialisés. Le but est de permettre une collaboration en temps réel grâce à des CRDTs spécifiques à la modélisation. L'approche proposée implique l'extension d'une couche middleware utilisant des CRDTs pour synchroniser de manière transparente des modèles distribués et capables de fonctionner hors ligne.
TRAITEMENT D’EFFLUENTS ORGANIQUES RADIOACTIFS
Le projet ECCLOR (Projet labellisé ’Investissement d’Avenir’) vise à trouver un exutoire aux effluents organiques radioactifs actuellement sans filière. L’une des stratégies étudiées consiste à rendre les effluents compatibles avec les exutoires existants grâce à une décontamination préalable par percolation au travers d’une colonne d’adsorbant. Il est donc nécessaire de synthétiser des matériaux extractants sélectifs de radioéléments cibles qui puissent être utilisés en colonne.
Des études sont actuellement menées au CEA pour améliorer le traitement des effluents aqueux radioactifs en développant des procédés capables d’atteindre « le rejet zéro » tout en produisant un minimum de déchets. L’enjeu du projet ECCLOR est de transposer ces travaux à des solvants organiques contaminés présentant des compositions radiologiques et des propriétés rhéologiques variées.
Un premier contrat post-doctoral a été dédié au développement de matériaux dédiés à cette application. Ainsi, de nombreux supports inorganiques (silices, géopolymères, alumines…) ont été envisagés pour décontaminer ces effluents organiques. Les performances des différents matériaux développés au cours de travaux précédents sont optimisables en termes de capacité en actinides et sélectivité vis-à-vis des ions compétiteurs. En particulier, l’étude des performances des matériaux existants doit être se poursuivie sur des LORs simulés plus complexes, avec les adaptations de méthode analytique nécessaires.
Ce projet de recherche s'adresse à un post-doctorant souhaitant développer ses compétences en chimie analytique, compréhension de mécanismes d’extraction et ouvrir de nouvelles perspectives pour la gestion de déchets radioactifs. Il sera mené dans le cadre d’une collaboration entre deux laboratoires du CEA Marcoule : le Laboratoire de Formulation et de Caractérisation des Matériaux minéraux et le Laboratoire des Procédés Supercritiques et de Décontamination.
Développement d'une nouvelle génération d'adhésifs polymères réversibles
Les adhésifs polymères sont des systèmes généralement réticulés utilisés pour lier deux substrats durant toute la durée de vie d’un assemblage pouvant être multimatériau et ce pour de multiples applications. En fin de vie, la présence d’adhésifs rend difficile la séparation des matériaux ainsi que leur recyclage, du fait de la difficulté de détruire la réticulation de l’adhésif sans traitement chimique ou thermique agressif également pour les substrats liés.
Dans ce cadre, le CEA développe des adhésifs à recyclabilité augmentée, et ce via l’intégration de la recyclabilité dans les structures chimiques dès la synthèse des réseaux polymères. Une première approche consiste à intégrer à des réseaux polymères des liaisons dynamiques covalentes, échangeables sous stimulus généralement thermique (par exemple des vitrimères). Une seconde consiste à synthétiser des polymères dépolymérisables sous un stimulus spécifique (polymères auto-immolables) ayant la capacité de réticuler.
Dans ce contexte, le.a post-doctorant.e développera 2 réseaux utilisables en tant qu’adhésif à recyclabilité augmentée. Un premier réseau se basera sur une chimie dépolymérisable sous stimulus déjà développée sur des chaines linéaires de polymère, devant être transposée à un réseau. D’autre part, un second réseau vitrimère sera synthétisé sur la base de travaux précédents au CEA. L’activation de l’échange de liaisons dans ce réseau se fera via un catalyseur dit photolatent, activable par UV et permettant d’obtenir un adhésif à stimulus UV et thermique. Le choix, la synthèse de ces catalyseurs et leurs impacts sur l’adhésif seront l’objet de l’étude réalisée. Les catalyseurs obtenus pourront également être utilisés comme déclencheurs de la dépolymérisation du premier système dépolymérisable sous stimulus.