Instrumentation et reconstruction 3D informée par la physique pour le diagnostic magnétique quantique des batteries Li-ion
Le projet OPTIMAQ du CEA vise à réduire le taux de rebut de la formation des cellules Li-ion — jusqu'à 50 % aujourd'hui, objectif 5 % — grâce à un système non invasif de mesure magnétique quantique. Ce post-doctorat couvre les deux volets logiciel et expérimental du projet : le montage du banc de mesure (magnétomètre à pompage optique à hélium 4, blindage, translation de la cellule) et le développement d'un algorithme de reconstruction 3D de la densité de courant (RBF-FD/PINN) informé par la physique, pour détecter des défauts dès la formation.
Hébergé au CEA-LETI à Grenoble au LSSC (traitement de signaux capteurs, reconstruction), en forte transversalité avec les laboratoires L2EP/LAIC (instrumentation des systèmes de batterie, magnétométrie quantique) du CEA-LETI, les laboratoires LAPS/LMPS (électrochimie Li-ion : mise en œuvre expérimentale et tests, modélisation et simulation) du CEA-LITEN, ce poste s'inscrit dans un projet de 24 mois visant un TRL 3, avec perspective de publications et de brevets.
Intelligence Artificielle pour l’Estimation Rapide de Termes Sources
Le projet AIFORSTE du CEA vise à améliorer la gestion des situations d'urgence liées aux rejets atmosphériques engendrés par des accidents industriels ou des actes de malveillance. Nous développerons une méthode d'estimation de source en quasi-temps réel, permettant une réaction rapide et efficace face à ces événements critiques où le temps est toujours une contrainte fondamentale.
Face à l’impossibilité d’utiliser des simulations CFD détaillées pour une intervention immédiate et à l’imprécision des modèles analytiques simplifiés, ce post-doctorat sera consacré à une approche hybride fondée sur l’Intelligence Artificielle informée par la physique (Physics-Informed AI).
Le cœur du travail consistera à concevoir et à optimiser des architectures de réseaux de neurones profonds combinant les PINNs (Physics-Informed Neural Networks) et les Neural Operators (FNO, DeepONet). L'objectif sera d’évaluer quasi-instantanément la position, l'intensité et la cinétique d’une ou de plusieurs sources de rejets inconnues à partir d’un nombre restreint de mesures bruitées, tout en respectant les lois de conservation physiques.
Hébergé au CEA-Leti (Grenoble) et co-encadré par le CEA-DAM, le projet aura pour applications des cas d’études réalistes (quartiers urbains, sites industriels) grâce à des données générées par simulation haute-fidélité. Ce projet, d’une durée de 18 mois, offre une opportunité unique de publier dans des revues de premier plan et de contribuer à une solution souveraine dans un domaine où les enjeux de sécurité et de surveillance de l’environnement sont majeurs.
Spectromètre Actif d'Absorbants pour le Bremsstralhung Rayonné lors de l’interaction lasEr-plasma. (SAABRE)
Le projet SAABRE (Spectromètre Actif d'Absorbants pour le Bremsstralhung Rayonné lors de l’interaction lasEr-plasma) concerne le développement d’un nouveau diagnostic pour mesurer le rayonnement X continue de Bremsstrahlung produit lors de l’interaction d’un laser de puissance avec la matière.
Actuellement, l’instrument appelé Bremsstrahlung cannon (BC) utilise un empilement de films sensibles aux rayons X séparés par des filtres. Chaque film absorbe une partie du rayonnement incident qui l'atteint en fonction de son énergie, ce qui permet de reconstituer le spectre énergétique des rayons X incidents. Cependant, ces films doivent être retirés de l’enceinte expérimentale et scannés après chaque tir, ce qui limite fortement l’utilisation du BC sur la nouvelle génération de lasers à haute cadence (comme APOLLON, VEGA3 ou ELI) et complique son déploiement sur des installations mono-coup comme le LMJ.
Le projet propose donc de remplacer les films par des cristaux semi-conducteurs millimétriques (Si, CdTe, CZT, GaAS et pérovskites). Ces capteurs permettront de mesurer instantanément la dose de rayonnement, de convertir le signal en données électriques numérisées et analysées en temps réel, et d’adapter l’instrument à différents types d’expériences en changeant la configuration des filtres utilisés (fusion par confinement inertiel ou accélération laser-plasma).
Le post-doctorant recruté pilotera le développement complet de ce nouveau détecteur, depuis l’étude des semi-conducteurs envisagés jusqu’à la réalisation d’un prototype simulé avec GEANT4, puis étalonné et testé expérimentalement sur des installations produisant des rayonnements gamma de haute énergie. Le dispositif servira notamment au projet EUROPA, dédié à la production de radio-isotopes médicaux innovants, et donnera lieu à publications scientifiques et présentations en conférences.
Caractérisation avancée de la stabilité des cellules photovoltaïques tandem sous illumination
La mission consiste à étudier les mécanismes de dégradation sous illumination des cellules solaires tandem silicium-pérovskite, tant au niveau des matériaux que des interfaces. Cette étude comprend un ensemble de caractérisations à réaliser avant et après vieillissement, notamment en photoluminescence résolue en temps, en efficacité quantique externe, ou encore en diffraction aux rayons X. Il est également prévu de faire réaliser des mesures complémentaires par nos partenaires projet, en choisissant conjointement les analyses appropriées pour affiner le diagnostic, par exemple en XPS, HAXPES, ToF-SIMS, TLM, KPFM ou GDOES. A partir d’un modèle existant, un travail de simulation sera réalisé afin d’étudier les phénomènes dynamiques en lien avec la durée de vie de ces cellules solaires.
Les travaux comportent des mesures physiques, de la simulation de semi-conducteurs, de l’algorithmique, de l’imagerie et de la programmation Python. Ils s’appuient sur une étude bibliographique et sur la prise en main expérimentale des outils de caractérisation.
La mission se déroule à l’Institut National de l’Energie Solaire (INES), au Bourget du Lac (73), à proximité de Chambéry. Les travaux seront réalisés dans le cadre d’un projet financé notamment par l’agence nationale de la recherche (ANR) avec plusieurs partenaires à l’échelle nationale.
Développement et validation d'un solveur pour les équations du bruit neutronique
Aucune technique opérationnelle ne permet aujourd’hui de mesurer en continu la réactivité de systèmes nucléaires, c’est-à-dire leur distance à la criticité, en régime à faible puissance, c’est-à-dire leur distance à la criticité. Ce problème revêt un intérêt majeur par exemple pour les réacteurs de puissance en phase de chargement du combustible. Dans ces systèmes sous-critiques pilotés par des sources faibles, le signal moyen des détecteurs est peu informatif ; en revanche, les fluctuations temporelles du signal neutronique — le bruit neutronique stochastique, hérité de l’aléa fondamental du nombre de neutrons émis par fission — portent une information directe et quantitative sur la multiplication. Ce travail, réalisé dans le cadre du projet SENTINELLE proposé par le CEA, vise à développer un solveur déterministe sur GPU des équations des moments (moyenne et corrélations) de la population neutronique, permettant de calculer rapidement les observables de bruit (Feynman-a, Rossi-a, multiplicités locales). Le solveur sera ensuite validé sur la base de données expérimentales issues du projet SENTINELLE.
Nouvelle architecture de pile à combustible (PEMFC) pour le transport lourd décarboné
Ce post-doctorat vise à développer une nouvelle architecture de pile à combustible PEMFC pour décarboner le transport lourd (camions, maritime, ferroviaire, aéronautique). Les PEMFC actuelles nécessitent une hydratation externe pour maintenir leur performance, car leur membrane polymère exige une humidité proche de 100 %. Au-delà de 80 °C, cette gestion de l’eau, en particulier maintenir une hydratation suffisante, devient difficile, limitant leur température de fonctionnement et imposant des systèmes de refroidissement encombrants.
Le CEA a breveté une architecture innovante doublant les entrées/sorties de fluides, permettant un contrôle indépendant des cellules par paires (bicellules). En inversant les gradients thermiques entre anode et cathode, cette approche optimise la circulation interne de l’eau, maximisant son accumulation et réduisant le besoin d’humidificateurs externes. L’objectif est de valider cette architecture via une bicellule instrumentée, opérationnelle d’ici 1 à 2 ans, combinant modélisation, tests expérimentaux et optimisation des paramètres (débits, humidité, pression, gradients thermiques).
Ce projet pourrait aboutir à une nouvelle génération de PEMFC haute température (> 80 °C) sans humidificateur, simplifiant leur intégration dans les applications industrielles. Les résultats pourraient faire l’objet de publications et de brevets.
Tomographie rayon X - neutrons de l’évaporation dans un matériau poreux produit par fabrication additive pour des applications dans les caloducs
L’amélioration de l’efficacité énergétique des systèmes de refroidissement électronique est cruciale dans de nombreux secteurs. Ainsi, le CEA développe une nouvelle technologie de caloduc basée sur l’intégration d’un réseau poreux réalisé par fabrication additive métallique de type fusion laser sur lit de poudre. Ce travail est mené en collaboration entre deux laboratoires du CEA Grenoble, qui vous aideront à développer un banc expérimental dédié à l’imagerie couplée rayons X / neutrons pour caractériser les mécanismes de formation de poche de vapeur dans un poreux imprégné d’un fluide, au contact d’une source chaude. Cette méthode avancée de caractérisation vous permettra de mieux comprendre les phénomènes physiques en jeu et de proposer de nouvelles architectures poreuses pour augmenter les densités de puissance thermique dissipés. Il s’agira donc de prendre en charge les développements expérimentaux, mener les campagnes d’essais sur une ligne de lumière à l’Institut Laue Langevin (ou instrument équivalent à l’étranger) et analyser les résultats.
Post-doc en chimie des surfaces
L'industrie agroalimentaire est confrontée au défi majeur de garantir une hygiène optimale des surfaces tout en améliorant l'efficacité de ses processus. Le projet OREGANO propose ainsi de créer des surfaces métalliques innovantes avec un double effet antimicrobien, assuré d’une part par le greffage covalent de dérivés d’arylbenzothiazoles aux propriétés biocides, et d’autre part par une microstructuration de surface empêchant l’installation de biofilms bactériens. Il s’articule autour de plusieurs parties :synthèse de nouveaux composés, évaluation de leurs propriétés antimicrobiennes (approches in vitro et in silico) et de leur cytotoxicité, greffage (par voie chimique ou électrochimique) sur des surfaces d’intérêt et microstructuration par impression.
Électronique Cryo-CMOS : Effets thermiques et performances électriques dans les MOSFET FDSOI à très basse température
Le sujet de post-doctorat porte sur l'étude des effets thermiques et performances électriques dans les transistors MOSFET FDSOI à très basse température pour des applications cryogéniques, comme les ordinateurs quantiques ou encore les applications spatiales. L'objectif est de modéliser et caractériser la technologie 28FDSOI de STMicroelectronics jusqu’à 4K et en dessous, en se concentrant sur l'auto-échauffement et ses impacts sur les performances des circuits. Les travaux incluent des mesures DC et RF, l'étude de l'effet de la tension de face arrière, et l'exploration des couplages thermiques, et la modélisation associée. Le projet vise également à intégrer ces modèles dans un PDK (Process Design Kit) valide à 4K, afin d’optimiser les circuits opérants à très basse température. Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet IRT Qloop, en collaboration avec STMicroelectronics. Les résultats contribueront à l'avancement de l'électronique Cryo-CMOS et à la réalisation d'ordinateurs quantiques performants.
Métrologie et spectrométrie des rayonnements X pour l'imagerie médicale
Ce post-doctorat de 12 mois porte sur la métrologie et la spectrométrie des rayonnements X pour l'imagerie médicale. Le contexte est la nécessité de tracer la qualité des faisceaux X, alors que les normes actuelles (CEI 61267) ne couvrent pas les nouvelles filtrations (argent, or, étain) utilisées en tomodensitométrie spectrale (sCT), technique concernant plus de 60 millions d'examens CT par an en Europe. Le poste comporte deux volets indépendants. Le premier (axes 1-3) porte sur la rédaction de guides méthodologiques, la qualification des deux bancs de spectrométrie du LNHB (CdTe et HPGe), l'établissement de nouvelles conditions de référence, des mesures cliniques sur site et la participation à une comparaison inter-laboratoire. Le second volet (axes 4-5) porte sur un dosimètre instrumenté dédié à l'imagerie radiologique, issu d'une thèse en cours de finalisation : fabrication d'une présérie, étalonnage, caractérisation métrologique complète, validation clinique en hôpital et réalisation d'un démonstrateur.