Dynamique et structure des matériaux à changement de phase amorphes combinant la calorimétrie différentielle à balayage rapide et les rayons X

Résumé

Ce projet doctoral vise à élaborer des relations précises pour prédire et contrôler la stabilité de différents verres à changement de phase soumis à des compression hydrostatique et à des cycles thermiques cryogéniques. Pour ce faire, l'étudiant combinera la calorimétrie à balayage rapide récemment développée avec la spectroscopie de corrélation de photons X et la diffraction des rayons X à haute énergie, fournissant ainsi des informations simultanées sur le mouvement atomique, la structure et les propriétés thermiques des matériaux sur une large gamme d'échelles de temps et de longueur.

Les verres chalcogénures à changement de phase (PCMs) sont des materiaux qui suscitent un intérêt considérable grâce à leurs applications prometteuses en tant que mémoires électroniques et dispositifs de communication de nouvelle génération. Un inconvénient majeur pour leur utilisation extensive est donné par les processus de relaxation microscopique en cours, propres à tous les verres, qui peuvent altérer les performances du matériau pendant la préparation et le fonctionnement. Comprendre les changements structuraux et dynamiques induits par les processus de relaxation en cours lors des traitements thermomécaniques dans les solides amorphes est donc crucial pour la conception de nouveaux systèmes à durée de vie prolongée.

Ce projet vise à combiner la calorimétrie différentielle à balayage rapide (FDSC) récemment développée avec la spectroscopie de corrélation de photons X (XPCS) et la diffraction des rayons X haute énergie (XRD) pour élaborer des recettes précises permettant de prédire et de contrôler la stabilité des différents verres PCMs soumis à une compression hydrostatique et à un cyclage thermique cryogénique. Cette étude servira de référence pour améliorer les propriétés des matériaux et pour étudier le mécanisme microscopique par lequel les contraintes résiduelles induites par les déformations thermiques et mécaniques influencent le mouvement atomique, la structure et l’état thermodynamique des PCMs.

Le projet sera réalisé en collaboration entre l’ESRF (Marco Cammarata et Marco di Michiel) et l’Institut Néel du CNRS à Grenoble (Béatrice Ruta). Des séjours avec des collaborateurs dans différents pays européens seront également envisagés, offrant de nombreuses opportunités de mobilité.

Formation demandée

Diplôme permettant de s'inscrire à un doctorat (tel que MSc, Master 2 de Recherche, Laurea ou équivalent) en chimie, physique, science des matériaux ou science étroitement liée.

Expérience demandée

- Maîtrise de Python ou de langages de programmation similaires - Autonome et motivé - Un fort intérêt général pour la physique ou la science des matériaux - Une expérience en techniques de rayons X et/ou de calorimétrie serait un plus - Maîtrise de l'anglais (langue de travail à l'ESRF)