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Etude de la dynamique de réseau des oxydes à haute entropie

Physique de l’état condensé, chimie et nanosciences Physique du solide, surfaces et interfaces

Résumé du sujet

Depuis quelques années, les matériaux fonctionnels à haute entropie constituent un domaine de recherche en pleine expansion, du fait de leurs propriétés très prometteuses pour un grand nombre d’applications, notamment dans le domaine de l’énergie. On peut citer, par exemple, les constantes diélectriques colossales observées pour plusieurs compositions et structures ouvrant la voie à des applications dans des condensateurs ou supercondensateurs, de nouvelles compositions à fort potentiel pour des anodes de batteries lithium ou comme électrolyte solide, ou des propriétés catalytiques ou photocatalytiques encourageantes pour la production de dihydrogène. Ils sont également très étudiés pour leur potentiel applicatif dans des dispositifs de barrière thermique ou de conversion d’énergie par effet thermoélectrique, du fait des très faibles valeurs de leur conductivité thermique. En effet, il a été montré que leur désordre chimique et structural intrinsèque permet de réduire fortement la conductivité thermique par comparaison avec leurs composés parents.

A l’heure actuelle, si de nombreux travaux ont rapporté des mesures de conductivité thermique d’oxydes à haute entropie cristallisant dans des structures très variées, le nombre d’études consacrées à la compréhension des mécanismes du transport thermique dans ces matériaux est extrêmement limité, et aucune publication n’a rapporté jusqu’ici d’étude de leur dynamique de réseau. Dans ce contexte, l’objectif principal de ce projet de thèse est d’étudier de manière systématique les liens entre désordre chimique et structural et le transport thermique d’oxydes à haute entropie, en s’appuyant sur l’étude expérimentale de leur dynamique de réseau. Cette étude permettra d’une part d’obtenir une meilleure compréhension des propriétés physiques de cette classe de matériaux sur un plan fondamental, ce qui permettra sur un plan plus applicatif d’obtenir des voies d’optimisation de leurs propriétés de transport thermique, par exemple pour des applications thermoélectriques ou comme barrières thermiques.

Laboratoire

Institut rayonnement et matière de Saclay
Laboratoire Léon Brillouin
Nouvelles Frontières dans les Matériaux Quantiques
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