Etude de l'endommagement laser des réseaux de diffraction sur le LMJ
Les études d'endommagement laser des optiques 3w sur le LMJ menées depuis des années au CEA ont permis de mettre au point des procédés de fabrication plus performants en termes de tenue au flux des surfaces polies. Cependant, l'endommagement de la face gravée des réseaux obéit à d'autres mécanismes qu'il convient de maîtriser afin d'améliorer la tenue au flux de la fin de chaîne laser.
Le sujet proposé consiste à:
- caractériser les dommages observés afin de comprendre les mécanismes mis en jeu et les paramètres d'influence (y compris les surintensités du champ électrique)
- préciser le niveau d'endommagement probable à terme dans l’environnement LMJ et d'en évaluer l'impact sur les performances laser et la durée de vie des composants
- faire réaliser et tester au flux des échantillons représentatifs
- proposer des améliorations du procédé de fabrication en collaboration avec le fabricant et des laboratoires d’expertise (CEA ou autre)
Matériaux cristallins pour l’extraction sélectives de cations métalliques monovalents : compréhension du lien entre structure cristalline et sélectivité
L’extraction sélective de cations métalliques monovalents de solutions aqueuses de compositions complexes est une étape clé dans de nombreux domaines liés à l’énergie. Au cours de cette étude, des adsorbants spécifiques pour le Cs, en vue d’une décontamination d’effluents produits par l’industrie nucléaire, et pour le Li, afin de pouvoir extraire et récupérer ce métal stratégique pour le développement de batteries, seront étudiés. De par leur modularité en terme de porosité et de structure, les oxydes cristallins (type zéolithe) sont prometteurs pour extraire sélectivement de tels cations. Afin de comprendre le rôle de leur microstructure sur leurs performances et mécanismes de sorption/désorption, il est important de pouvoir identifier les sites de sorption sélectifs au sein de ces structures cristallines.
L’objectif de ce travail de recherche est ainsi, d’une part, de synthétiser des structures cristallines permettant la sorption sélective du Cs ou du Li. Puis, grâce à des caractérisations fines à l’échelle atomique ainsi que des travaux de reconstruction de structures, nous allons chercher à identifier la localisation des sites sélectifs de sorption au sein de ces matériaux et, de cette manière, mieux comprendre leurs mécanismes et propriétés de sorption.
Pour ce contrat post-doctoral, nous recherchons un docteur en science des matériaux possédant de fortes compétences en synthèse et en caractérisation de matériaux cristallins par diffractions des rayons X. Une expérience sur l’étude d’oxydes cristallins, type zéolithe, serait un plus.
Développement et application de la technique TERS/TEPL pour la caractérisation avancée des matériaux
Le TERS/TEPL (Tip-Enhanced Raman Spectroscopy and Tip-Enhanced Photoluminescence) est une approche puissante pour la caractérisation des matériaux à l'échelle nanométrique. L'acquisition récente d'un équipement TERS/TEPL unique à la PFNC (Plateforme de Nano-caractérisation) du CEA LETI ouvre de nouveaux horizons pour la caractérisation des matériaux. Cet équipement combine la spectroscopie Raman, la photoluminescence et microscopie en champ proche. Il offre également des capacités multi-longueurs d'onde (de l'UV au proche infrarouge), permettant une large gamme d'applications et offrant des informations inégalées sur la composition, la structure et même les propriétés mécaniques/électriques des matériaux à une résolution nanométrique. Ce projet post-doctorat vise à développer et accélérer la mise en œuvre de cette nouvelle technique à la FPNC afin d'exploiter pleinement son potentiel dans différents projets du CEA (LETI/LITEN/IRIG) et de ses partenaires.
Conditionnement de déchets issus d’un réacteur à sel fondu NaCl-MgCl2
Depuis plusieurs années, l’intérêt pour les réacteurs nucléaires à sel fondu s’est vu relancé en France comme à l’international. L’utilisation de sels chlorés est aujourd'hui considérée. Indépendamment des verrous technologiques liés à leur développement, la crédibilité de cette filière repose sur une gestion maitrisée des déchets ultimes produits au cours de l’exploitation de tels réacteurs. Cette gestion passe par une étape de conditionnement, qui nécessite d’être développée en adéquation avec la nature des déchets considérés.
Le conditionnement de deux types de déchets, résultant du traitement du combustible usé d’un réacteur à sel fondu NaCl-MgCl2 selon différents scénarios, constitue l’objet de ce post doctorat, qui sera de fait structuré en deux axes distincts.
Le premier axe du post doctorat est dédié à l’étude du conditionnement par vitrification en matrice aluminoborosilicatée de solutions de compositions complexes et enrichies en magnésium par rapport aux flux habituellement vitrifiés. Afin de valider la faisabilité d’une telle vitrification, il est indispensable d’évaluer la microstructure, la structure et la durabilité chimique des verres résultants, au regard des teneurs en magnésium attendues. Pour ce faire, une série de verres aluminoborosilicatés à teneur variable en magnésium sera élaborée, puis caractérisée. L’altération en solution aqueuse de ces verres sera ensuite étudiée, en portant une attention particulière sur la corrélation entre la structure du verre et son altération.
Le second axe du post-doctorat est focalisé sur le conditionnement des déchets chlorés, en particulier les chlorures d’alcalins et alcalino-terreux. Dans ce cas, la voie de conditionnement privilégiée a priori est la céramisation et fera l‘objet d’une étude bibliographique. La (les) voies retenue(s) sera testée, caractérisée et les performances de confinement déterminées.
Compétences recherchées : science des matériaux, verres, céramiques, goût pour l’expérimentation.
Micro-usinage de thermoplastiques pour la fabrication de microsystèmes analytiques
Les techniques de micro-fabrication et notamment le micro-usinage permettent le prototypage rapide (quelques jours) de microsystèmes, au plus proche de l’application. Le polyméthacrylate de méthyle (PMMA - Nom commercial Plexiglas) est un matériau communément utilisé pour la fabrication de microsystèmes mais dont la résistance chimique aux acides et aux solvants est limitée.
L’objectif de ce post-doctorat est d’étudier la possibilité de l’usinage de matériaux alternatifs au PMMA et d’optimiser les paramètres de fabrication associés. Le post-doctorat débutera par la sélection des matériaux en fonction des applications visées (propriétés optiques, physiques et chimiques). Les matériaux seront choisis parmi la famille des thermoplastiques (PC, POM, PS, PEHD, PEEK, PVC, PP, PTFE, ULTEM, etc).
L’optimisation de l’étape de micro-usinage sera réalisée en faisant varier de nombreux paramètres comme la vitesse de rotation de l’outil, les vitesses d’avances, la profondeur de passe, etc. Les surfaces et canaux obtenus seront caractérisés par profilométrie optique ou mécanique, microscopie optique et/ou microscopie électronique à balayage.
Plasticité cristalline en Dynamique Moléculaire classique et passage à l'échelle mésoscopique
Grâce aux nouvelles architectures des supercalculateurs, les simulations de dynamique moléculaire classique (DM) entreront bientôt dans le domaine du millier de milliard d’atomes, jamais atteint jusque là, devenant ainsi capables de représenter la plasticité des métaux à l’échelle du micron. Pour autant, de telles simulations génèrent une quantité considérable de données et la difficulté réside désormais dans leur exploitation, afin d'en extraire les ingrédients statistiques pertinents pour l’échelle de la plasticité « mésoscopique » (échelle des modèles continus).
L'évolution d'un matériau est complexe car elle dépend de lignes de défauts cristallins très étendues (les dislocations) dont l’évolution est régie par de nombreux mécanismes. Afin d'alimenter les modèles aux échelles supérieures, les grandeurs à extraire sont les vitesses et la longueur des dislocations, ainsi que leur évolution au cours du temps. L’extraction de ces données peut se faire par des techniques d'analyse spécifique basées sur la caractérisation de l'environnement local ('distortion score', 'local deformation'), a posteriori ou in situ au cours de la simulation. Enfin, les outils du machine learning peuvent intervenir afin d’analyser la statistique obtenue et d’en extraire et synthétiser (par réduction de modèle) une description minimale de la plasticité pour les modèles aux échelles supérieures.
Postdoc en Procédé de Gazéification Catalytique en milieu Supercritique (Grenoble, contrat de 2 ans)
Vous êtes un jeune chercheur motivé à la recherche de nouveaux défis dans le domaine de l'économie circulaire du carbone. Nous proposons un contrat postdoctoral au CEA-Liten pour étudier les interactions entre catalyseurs innovants et composés inorganiques issus de biomasses et de déchets dans des conditions supercritiques.
Developpement de contacts métalliques pour les transistors MOSFET à canal MoS2
Ce travail s’inscrit dans le contexte actuel des recherches prospectives en micro-électronique qui essaye de tirer profit de nouveaux matériaux émergents aux dimensions nanométriques pour continuer la réduction d’échelle des dispositifs MOSFETs. Aujourd’hui, les matériaux 2D, en particulier les dichalcogénures de métaux de transition, présente une alternative intéressante aux technologies Si. En effet, la structure lamellaire des matériaux 2D permet de travailler avec seulement quelques monocouches. En utilisant ces matériaux comme canal du transistor, ils offrent une très bonne immunité aux effets de canal court par rapport aux transistors à effet de champ conventionnels à base de Si.
Cependant, l'introduction de ces nouveaux matériaux semi-conducteurs comme pose un certain nombre de problèmes. Le premier d’entre eux concerne la formation des contacts source et drain. Si de nombreux efforts ont été déployés ces dernières années pour réduire les résistances de contact, pour beaucoup, ces approches ne sont pas compatibles avec une intégration CMOS. L'objectif principal de ce travail est donc de proposer une compréhension approfondie des caractéristiques des contacts électriques (basées sur différents matériaux) pour identifier la résistance de contact la plus faible qu’il est possible d’obtenir. Les processus impliqués, offrant une résistance de contact optimale, doivent être compatibles en vue d’une intégration dans notre plateforme CMOS avancée 200/300mm.
Le Post-Doc étudiera en profondeur les différents mécanismes permettant la formation de faibles résistances de contact entre une couche métallique et une couche de MoS2. Il devra identifier les matériaux les plus prometteurs et développer les procédés de dépôt associés. Enfin, ces études seront couplées à de la caractérisation électrique pour bien qualifier à la fois les matériaux et les interfaces permettant un fonctionnement optimal des transistors MOSFET MoS2.
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.
Simulation HPC des propriétés mécaniques des électrodes dans les batteries Li-ion
Li-ion batteries are complex multi-physics systems in which chemical reactions, transport phenomena, and mechanical deformation are strongly coupled. The battery electrodes are composed of micrometric granular materials (the microstructure) where the lithium can insert and disinsert, a process that creates internal mechanical stress and strain in the materials and subsequent volumic changes. While it is currently observed that the coupling between electrochemical reactions and mechanical deformation at the microstructure level strongly impacts the battery performances, lifespan and safety, the origin of this impact is poorly understood. The global objective of this position is to better understand the coupling between mechanical deformations of the microstructure and the local conditions of lithium transport in the electrode. The study should lead to practical applications such as recommendation on the electrode design to increase life capability of Li-ion batteries.