Développement d’un microscope bimodal Brillouin-Raman pour la caractérisation des tissus biologiques
Le Laboratoire d’Imagerie et des Systèmes d’Acquisition (LISA) et le Laboratoire de Physique du Cytosquelette (LPCV) du CEA Grenoble proposent un projet pour mettre en place et caractériser une nouvelle modalité d’imagerie biologique combinant la spectroscopie Brillouin à la spectroscopie Raman. Il s’agit d’un projet interdisciplinaire entre instrumentation et biologie. La spectroscopie Brillouin permet la mesure non-invasive des propriétés visco-élastiques des cellules et tissus à l’échelle micrométrique, tandis que la spectroscopie Raman donne une information biochimique complémentaire. Ces mesures ont des applications dans l’étude de l’organisation du cytosquelette, et pour de nouveaux outils de diagnostique basés sur la détection précoce des altérations mécaniques et biochimiques des tissus.
Le postdoc sera responsable du développement et du couplage du spectromètre Brillouin au microscope Raman du LISA. Cela inclut le développement du système optique, le pilotage de l’instrument, et l’analyse des données. Il/Elle caractérisera l’instrument sur des systèmes reconstitués préparés au LPCV, puis s’attachera à des mesures in-cellulo. Le candidat retenu coordonnera les travaux entre le LPCV et le LISA.
Etude la physisorption d’espèces chimiques sur des surfaces sensibles lors des transferts en mini-environnement contrôlés en microélectronique
Une plateforme de caractérisation basée sur le concept de connexion entre équipements de procédés et de caractérisation par l’intermédiaire d’une valise de transfert sous vide a été montée permettant une caractérisation quasi in-situ des substrats et matériaux de la microélectronique. Ce concept de transfert, basé actuellement sur le simple vide statique dans une valise est satisfaisant vis-à-vis du taux résiduel de O et C à la surface de matériaux particulièrement sensibles (Ge, Ta, Sb, Ti, …) et les croissances par MOCVD sur les GST ou les III/V, ou l’analyse des couches réactives après gravure plasma. Son optimisation pour des applications plus exigeantes (collage moléculaire, reprise épitaxie) en termes de préservation des surfaces nécessite de mieux comprendre l’évolution physico chimie des surfaces.
Le travail proposé portera sur des études physico chimiques de l’évolution et de la contamination moléculaire des surfaces lors des transferts et se déroulera en salle blanche. L’XPS, la TD-GCMS et la spectrométrie de masse sur la boite elle-même (à implémenter), seront utilisés pour adresser l’origine (parois, joints, environnement gazeux, …) des espèces chimiques adsorbées et déterminer les mécanismes de physisorption à la surface des substrats. Les surfaces étudiées seront suffisamment sensibles à la contamination pour extraire l’influence de l’environnement de la boite et les paramètres explorés seront la nature des joints utilisés, l’influence de l’étuvage de la boite, le niveau de vide, l’utilisation d’un mini environnement gazeux à basse pression dans la boite (nature du gaz, pression,…)
Réalisation par laser femtoseconde de récepteurs acoustiques à réseaux de Bragg pour la Surveillance Santé des Structures par tomographie acoustique passive
Le sujet de post-doctorat proposé s’inscrit dans le cadre d’un projet transversal initié par le CEA et qui consiste à développer un prototype de système de surveillance en continu d’une structure métallique (une conduite par exemple) par chapelets de récepteurs acoustiques à réseaux de Bragg fibrés et par imagerie passive (ou tomographie passive). Il vise à démontrer la pertinence du concept de SHM (Structural Health Monitoring) pour le nucléaire à l’aide de capteurs opérant en continu et en environnement extrême. Ce projet s’appuie sur deux développements récents : les réseaux de Bragg de nouvelle génération développés pour environnement sévère et les algorithmes d’imagerie de défauts à partir de l’analyse du bruit ambiant. Une démonstration de principe de la mesure passive d’ondes élastiques par réseaux de Bragg a été effectuée au CEA en 2015, ce qui constitue une première mondiale, brevetée. Le projet vise plus particulièrement à réaliser un démonstrateur et à équiper une canalisation sur boucle d’essai. Il fournira des données d’entrée relatives à la capacité d’un fluide en mouvement à générer des ondes élastiques analysables en tomographie passive.
Développement de panneaux solaires flexibles pour applications spatiales
Les panneaux solaires utilisés conventionnellement pour alimenter en énergies les satellites sont encombrants et reliées entre eux par de lourdes pièces mécaniques. Plus légers et plus compacts, les panneaux solaires flexibles consistent en une peau souple servant de support aux cellules solaires qui transforment la lumière en électricité. Etant flexibles, les panneaux solaires pourraient s’enrouler ou se plier, sans l’aide de moteurs, les rendant ainsi moins lourds et coûteux que les panneaux solaires conventionnels.
D’un autre côté, le secteur des satellites est en train de migrer d’une configuration mono satellitaire à une configuration de constellation de satellites. Ces dernières années, le besoin de production de masse de satellites légers s’est accru. Les fabricants de panneaux solaires sont mis à l’épreuve sur leur capacité à affronter ces nouveaux besoins en termes de capacité de production et d’adaptabilité de leurs lignes de production. C’est exactement sur ces points que le photovoltaïque spatial peut apprendre du photovoltaïque terrestre.
Pour affronter ces nouveaux défis, le Liten a commencé à travailler sur ces sujets il y a plus de deux ans. Dans le cadre de ce post-doc, nous proposons de développer une architecture innovante de panneau solaire flexible en utilisant des procédés de fabrication à fort potentiel industriel. Nous cherchons pour cela un candidat avec une forte expérience dans le domaine des polymères et de leur mise en œuvre, avec aussi une expérience en mécanique. Toute expérience antérieure dans le photovoltaïque sera avantageusement considérée.
Sécurisation énergétiquement efficace de fonctions de sécurité pour l’IoT en technologie FDSOI 28nm
La sécurité des objets connectés doit être efficace en énergie. Or, la plupart des travaux
autour de la sécurisation par la conception montrent un surcoût, d’un facteur
multiplicatif de 2 à 5, en surface, en performance, en puissance et en énergie, qui ne
satisfait pas les contraintes de l’IoT. Ces 5 dernières années les efforts de recherche
sur la sécurisation ont été guidés par la réduction de la surface silicium voire de la
puissance, ce qui n’implique pas toujours à une diminution de l’énergie, critère
prédominant dans les objets connectés autonomes. Le sujet de post-doc vise la sécurisation
vis à vis d’attaques potentielles, et l’optimisation en consommation énergétique, de
l’implémentation de fonctions de sécurité (capteurs de détection d’attaques, accélérateur
cryptographique, générateur de nombre aléatoire, etc.) en technologie FDSOI 28nm.
A partir de la sélection de briques de sécurité non sécurisées, disponibles sur FPGA, le
post-doc explorera les solutions de sécurisation à tous les niveaux du flot de conception
afin de proposer et de valider, dans un démonstrateur silicium, les contre-mesures les
plus efficaces en énergie tout en garantissant le niveau de sécurité choisi.
Simulation des écoulements d’hélium supercritique dans les circuits de refroidissements des tokamaks
Les futurs réacteurs de fusion de type tokamak (ITER, DEMO) devront démontrer la sûreté nucléaire de leurs systèmes, validée par des codes de thermo-hydraulique. Pour répondre à cette demande nous proposons de choisir comme outil de calcul scientifique le code CATHARE (code avancé de thermo-hydraulique pour les réacteurs à eau). Le travail proposé consistera à adapter le code CATHARE à l’hélium à basse températures et par la suite le comparer dans le cadre d’un benchmark avec les codes de la DRF et des données expérimentales disponibles au CEA Grenoble.
L’étude sera menée en trois étapes. Une première phase sera dédiée à une recherche bibliographique sur la thermo-hydraulique de l’hélium et à l’identification des relations de fermeture pour l’hélium monophasique. Dans un deuxième temps l’ingénieur implémentera ces lois dans le code. Enfin la dernière partie portera sur la validation des résultats. Cette validation consistera à réaliser un benchmark qui s’appuiera sur trois applications : étude d’une cryo-pompe, étude d’un circuit de décharge d’hélium super-critique et étude d’un câble supra-conducteur.
Analyse de la qualité numérique de codes à l’aide de CADNA, Verificarlo et Verrou
Les codes de calcul reposent sur l’arithmétique à virgule flottante pour représenter des nombres réels et les opérations qui leur sont appliquées. Or les réels ne peuvent en général pas être représentés de manière exacte par des nombres flottants. La précision finie de l’arithmétique à virgule flottante conduit à des erreurs d’arrondi qui peuvent s’accumuler. Avec l’augmentation de la puissance de calcul, la complexification des algorithmes et le couplage d’applications, il est crucial de pouvoir quantifier la robustesse d’une application ou d’un algorithme.
Les outils CADNA [1], Verificarlo [2] et Verrou [3] permettent d’estimer la propagation d’erreurs d’arrondi et de mesurer la qualité numérique des résultats. L’objectif de ce travail est d’utiliser ces trois outils dans les applications GYSELA [4,5] (utilisée dans le domaine de la fusion pour caractériser la dynamique des turbulences dans le plasma des Tokamaks) et PATMOS [6] (mini-application représentative d’un code de transport neutronique Monte Carlo) afin d’analyser la robustesse numérique de ces applications ou de certains de leurs algorithmes. Outre l’analyse de la qualité numérique des résultats, ces outils seront aussi utilisés afin d’évaluer s’il est possible de dégrader la précision (simple ou demi-précision au lieu de double) pour certains algorithmes permettant des gains sur l’empreinte mémoire et/ou les performances (vectorisation, taille des communications). Au-delà des enseignements sur les deux codes analysés, un second objectif est la mise en place d’une méthodologie qui pourrait s’appliquer à d’autres codes de calcul tirant parti des complémentarités de ces trois outils.
Mise en place d’une méthode de contrôle qualité des traitements par radiothérapie à l’aide des gels dosimétriques
Ces dernières années, l’évolution des techniques de radiothérapie externe a conduit à de nouveaux besoins dosimétriques, entraînant un intérêt grandissant pour les méthodes de dosimétrie 3D. Seuls les gels dosimétriques permettent, aujourd’hui, de réellement mesurer la distribution tridimensionnelle de dose avec une haute résolution spatiale. Cette méthode se base sur la mesure par imagerie de modifications chimiques localisées dans un gel produit au laboratoire, suite à son irradiation.
Le projet porte sur le développement de méthodes de dosimétrie par gel utilisant deux moyens de lecture : l’imagerie par résonance magnétique (IRM) et la tomographie optique. Pour la dosimétrie par gel-IRM, il s’agit d’adapter et de valider une méthode développée au cours de précédents projets pour des applications de contrôle qualité sur les faisceaux de radiothérapie guidée par IRM. Cela passera tout d’abord par la conception des fantômes cylindriques à l’aide de l’imprimante 3D du laboratoire. L’optimisation de la méthode de lecture sera ensuite réalisée pour permettre la transposition de la séquence sur les appareils de radiothérapie guidée par IRM des hôpitaux partenaires du projet. L’ensemble de la méthode sera validé par ces mesures in situ. Des acquisitions de profils et de rendements en profondeur seront d’abord réalisées et comparées à d’autres méthodes dosimétriques apportées par d’autres partenaires du projet, avant de réaliser un contrôle end-to-end en conditions cliniques à l’aide d’un fantôme anthropomorphique.
En ce qui concerne la dosimétrie par gel–tomographie optique, le travail consistera en une mise au point de l’ensemble de la méthode. Une adaptation de la composition du gel sera alors nécessaire, ainsi que la caractérisation du lecteur, l’étalonnage du gel et, finalement, une validation de la méthode par des mesures de profils et rendements en profondeur dans les faisceaux de référence du LNHB.
Développement d’actionneur piézoélectrique sans plomb en couches minces
Au sein de CEA-Tech, l’Institut LETI crée de l’innovation et la transfère à l’industrie. Le LCMA, laboratoire de composants micro-actionneurs, travaille sur l’intégration de matériaux piézoélectriques dans des microsystèmes permettant d’obtenir la fonction de transduction électromécanique. Le Titanate Zirconate de Plomb (PZT) est à ce jour le matériau piézoélectrique le plus performant pour les applications micro-actionneur. Cependant, la mise en place dans un futur proche d’une nouvelle norme concernant le taux de plomb autorisé dans les puces (directive européenne RoHS) nous amène à évaluer des matériaux sans plomb alternatifs au PZT pour les applications actionneurs piézoélectriques. Le développement de matériaux sans plomb est de fait devenu un axe majeur de la recherche sur les piézoélectriques. Ces recherches ont amené à revisiter et modifier certains matériaux piézoélectriques classiques tels que les KNbO3 et BaTiO3. La famille des KNaxNb1-xO3 (KNN) a notamment été identifiée comme une piste prometteuse. L’objectif du postdoc est donc d’évaluer des matériaux piézoélectriques sans plomb et de comparer leurs propriétés à celle du matériau de référence, le PZT. Des véhicules de test simples seront réalisés dans la salle blanche du LETI pour être ensuite caractérisés au moyen de différentes techniques disponibles dans nos laboratoires pour évaluer les performances électriques et piézoélectriques de ces matériaux. Dans le but de mener à bien ce travail, le candidat pourra s’appuyer sur une solide expérience des experts LETI développée depuis maintenant presque 20 ans sur les matériaux piézoélectriques en couches minces.
Développements des outils multiphysiques dédiés à la modélisation des réacteurs RNR-Na et études associées.
Le groupe sodium du DM2S (département du CEA Saclay) développe des outils numériques de couplage afin de réaliser des études de cas accidentels (transitoires rapides). Les domaines physiques concernés sont la neutronique, la thermo-hydraulique et la mécanique. Le sujet de ce post-doc s’inscrit dans ce cadre.
Il s’agit de mener plusieurs travaux : l’intégration d’un couplage au sein de la plateforme CORPUS, réaliser des études dans le but de tester les effets et introduire dans le couplage l’impact, sur l’écoulement du sodium, de la déformation des assemblages par la température, l’utilisation des sections efficaces neutroniques générées par le code APOLLO3, l’étude d’autres cas accidentels, et étendre la modélisation à l’échelle sous-canal et aiguille.