Synthèse de molécules hétérocycliques fortement azotées
L’une des missions du CEA DAM est la conception de nouvelles compositions explosives aux propriétés optimisées. A ce titre, la recherche de nouvelles molécules d’intérêt, susceptibles d’être intégrées dans des formulations innovantes, est une activité fondamentale.
L’objectif du post-doctorat est de synthétiser, à l’échelle laboratoire, des molécules énergétiques présentant des structures à même de satisfaire le cahier des charges en termes de performance et d’insensibilité. Il s’agit principalement de molécules hétérocycliques fortement azotées (pyrazoles, triazoles, oxadiazoles…). Le travail comprendra à la fois la synthèse des intermédiaires, qu’ils soient considérés comme énergétiques ou non, et celle des produits finaux.
Cette démarche est adossée à des travaux de modélisation menés en amont, destinés à mettre en place des outils pour proposer de nouvelles structures et évaluer leurs propriétés par calcul. Ce sujet nécessitera, en interaction avec l’équipe de modélisation, d’utiliser ces outils et de les mettre à profit pour orienter le choix des cibles qui seront étudiées expérimentalement au laboratoire.
Optimisation de la réactivité chimique par machine learning interprétable
En synthèse organique, de nombreux paramètres moléculaires et macroscopiques peuvent
influencer l’issue de réactions chimiques. Il est alors difficile de corréler les rendements
obtenus aux conditions réactionnelles. Ce projet vise à développer des modèles d’apprentissage automatique interprétables pour prédire et améliorer l’efficacité des réactions d’oxydation d’hétérocycles pauvres en électrons, véritable défi en chimie organique. L’enjeu principal sera de représenter et de valoriser au mieux les variables associées à la complexité d’un système réactionnel réel (nature chimique du substrat, température, temps de réaction, etc.) pour alimenter des algorithmes d’apprentissage automatique et en extraire des règles claires, l’objectif final étant de fournir aux chimistes des outils prédictifs pour rationaliser et développer ces transformations.
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.
Elaboration et caractérisation d'un matériau composite oxyde/oxyde
Les composites fibreux à matrice céramique (CMC) sont une classe de matériaux qui combinent de bonnes propriétés mécaniques spécifiques (propriétés rapportées à leur densité) à une bonne tenue à haute température (> 1000 °C) même sous atmosphère oxydante. Ils sont généralement constitués d’un renfort fibreux carbone ou céramique et d’une matrice céramique (carbure ou oxyde).
L’étude proposée porte sur la mise au point d’un procédé d’élaboration de CMC oxyde/oxyde à fibres longues et/ou courtes possédant des propriétés diélectriques, thermiques et mécaniques adaptées.
Etude de la THERmodiffusion des Petits Polarons dans UO2
Le sujet est publié sur le site recrutement de CEA à l'adresse suivante :
https://www.emploi.cea.fr/offre-de-emploi/emploi-post-doctorat-etude-en-ab-initio-de-la-thermodiffusion-des-petits-polarons-dans-UO2-h-f_36670.aspx
Nouveaux matériaux semiconducteurs pour la détection neutronique
Le candidat travaillera au CEA LITEN sur l’élaboration de monocristaux de pérovskites organiques-inorganiques. Les protocoles de cristallogenèse par voie liquide s’inspireront de travaux préliminaires issus de plusieurs stages et thèses au laboratoire. L’étudiant fera varier la structure du matériau, sa composition chimique ou le dopage de manière à optimiser les performances en scintillation et détection directe pour la détection des neutrons rapides. Les meilleures compositions sélectionnées sur la base de leurs propriétés structurales, optiques et en réponses sous rayons X, seront ensuite intégrées en détecteurs et caractérisées sous flux et énergies neutroniques variés. Leurs performances et tenues sous irradiations seront étudiées et comparées aux matériaux existants.
Titulaire d’un doctorat en matériaux ou chimie, avec une capacité à travailler avec des équipes multidisciplinaires (collaboration avec les équipes du CEA LETI à Grenoble, IRESNE à Cadarache et LIST à Saclay), une bonne autonomie et enfin de bonnes compétences organisationnelles seront des atouts majeurs pour mener à bien cette mission.
Etats électroniques excités dans l’approximation GW couplée à l’approche Projector Augmented-Wave (PAW)
Ce projet vise à combler une lacune majeure des calculs ab initio en permettant des simulations fiables des états électroniques excités (méthode GW) via l’approche Projector Augmented-Wave (PAW). Ces avancées seront intégrées dans le logiciel open-source ABINIT, un projet collaboratif international reconnu. L’approximation GW est la référence pour déterminer les niveaux d’énergie électroniques dans la matière condensée, corrigeant la sous-estimation du gap par la DFT. La méthode PAW, quant à elle, offre précision et flexibilité, largement utilisée pour l’état fondamental et la réponse des matériaux.
Cependant, l’application conjointe GW+PAW rencontre des difficultés dans certains cas (ex. oxyde de zinc), les raisons étant comprises mais non totalement résolues. Les états de basse énergie sont bien décrits, mais les états de haute énergie restent problématiques. Le débat porte sur la nécessité de calculs complets (coûteux), de négliger certains termes (risque d’erreur) ou de modifier la méthode PAW (moins efficace).
Le projet vise à adapter le formalisme PAW à GW, développer un schéma numérique rapide et précis, et clarifier la situation actuelle. L’équipe du CEA, principal développeur d’ABINIT sur PAW et GW, assurera l’accès à de grandes ressources de calcul. Les objectifs du post-doctorat incluent le développement théorique, l’implémentation dans ABINIT, et l’amélioration des propriétés électroniques pour des systèmes solides réalistes (surfaces, jonctions, etc.).
Impact de la microstructure dans le dioxyde d’uranium sur de l’endommagement balistique et électronique
Lors de l'irradiation en réacteur, les pastilles de combustible subissent des modifications microstructurales. Au-delà de 40 GWd/tU, une structure High Burnup Structure (HBS) apparaît en périphérie, où les grains initiaux (~10 µm) se subdivisent en sous-grains (~0.2 µm). Près du centre, sous haute température, des sous-grains faiblement désorientés se forment. Ces évolutions résultent de la perte d'énergie des produits de fission, générant des défauts tels que dislocations et cavités. Pour étudier l'effet de la taille des grains sur ces dommages, des échantillons de UO2 nanostructurés seront synthétisés au JRC-K par frittage flash. Des irradiations ioniques seront menées à JANNuS-Saclay et GSI, suivies de caractérisations (Raman, MET, MEB-EBSD, DRX). Le postdoctorat se déroulera au JRC-K, CEA Saclay et CEA Cadarache sous encadrement spécialisé.
Etude thermochimique et thermodynamique des sels fondus chlorures
L’accès à une énergie propre et peu coûteuse semble plus que jamais primordial dans le contexte actuel d’urgence climatique. Plusieurs pistes sont envisagées depuis plusieurs années déjà mais de nombreux verrous technologiques restent à lever pour les concrétiser, tant elles représentent des ruptures technologiques. Que ce soit pour le stockage d’énergie ou les réacteurs nucléaires de 4ème génération, le milieu sel fondu utilisé comme caloporteur et/ou comme combustible est fortement corrosif rendant le choix des matériaux de structure très complexe.
L’objectif du sujet de post-doctorat proposé au sein du Service de Corrosion et du Comportement des Matériaux (S2CM) consiste en une étude approfondie des propriétés chimiques de différents chlorures fondus : le sel ternaire de base (NaCl-MgCl2-CeCl3) mais également celles des potentiels produits de corrosion/ de fission/ d’activation (MxCly avec M=Cr, Fe, Te, Nd, Ni, Mo,…). Les coefficients d’activités et les limites de solubilité de ces éléments métalliques seront déterminés à l’aide de différentes techniques telles que l’électrochimie et la spectrométrie de masse en cellule d’effusion de Knudsen. Cette étude pourra être complétée, en fonction des besoins, par la détermination des températures de transition de phase et des capacités thermiques en utilisant la calorimétrie à balayage différentiel
Elaboration et caractérisation d'un composite oxyde/oxyde
Les composites fibreux à matrice céramique (CMC) sont une classe de matériaux qui combinent de bonnes propriétés mécaniques spécifiques (propriétés rapportées à leur densité) à une tenue à haute température (> 1000 °C) même sous atmosphère oxydante. Ils sont généralement constitués d’un renfort fibreux carbone ou céramique et d’une matrice céramique (carbure ou oxyde).
L’étude proposée porte sur la mise au point d’un CMC oxyde/oxyde à matrice faible possédant des propriétés diélectriques, thermiques et mécaniques adaptées.
Cette étude se fera en collaboration avec plusieurs laboratoires du CEA Le Ripault