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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-18-0782

DOMAINE DE RECHERCHE
Physique du solide, surfaces et interfaces / Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

Approche thermique d’interfaces liquide/solide et liquide/Air (ATILA)

RÉSUMÉ DU SUJET

Le présent projet de thèse expérimentale s’inscrit dans le cadre d'un programme collaboratif CEA-Région Pays de la Loire. L’objectif est de progresser dans la compréhension des mécanismes interfaciaux solide/liquide ou liquide/air. Dans le cas d’une interface liquide / solide, le déséquilibre entre les énergies inter-moléculaires et les énergies de surface (attractives et répulsives) crée une zone d’interface où les interactions intermoléculares liquide-liquide et les interactions molécule liquide- atome solide sont en compétition. Si une littérature abondante existe sur le sujet, les mécanismes en jeu sont encore bien obscurs. Des expériences pionnières menées en collaboration entre le Laboratoire Léon Brillouin et l'Institut des Molécules et des Matériaux du Mans ont récemment permis de montrer qu'à l’approche de l'interface liquide/solide, une variation de la température est observable [1]. Celle-ci dépend de la nature du solide et du liquide mis en contact. Cette découverte majeure est un nouveau champ d’investigation possible pour la compréhension des mécanismes de transfert d’énergie. Elle peut aboutir à l’élaboration de convertisseurs passifs d’énergie et de nouvelles solutions technologiques.

Le projet de thèse propose d’explorer les caractéristiques de cette nouvelle propriété interfaciale et du processus de transfert d'énergie associé. Pour avancer dans la compréhension des propriétés thermiques interfaciales, il sera proposé de décrire comment les premières molécules liquides interagissent avec les atomes solides en utilisant des surfaces de haute ou de faible énergie. Pour ce faire nous développerons des surfaces modèles de topographie et de chimie de surface variées de manière à contrôler les forces de surface (électriques, ioniques ou acido-basiques). La possibilité d'induire des variations thermiques de manière passive [1], c’est-à-dire en utilisant l’énergie interfaciale est une approche qui à notre connaissance n’a été ni abordée et n’est pas attendue tant qu’il est communément admis que les fluctuations de densité garantissent l’uniformisation de la température [2]. Des techniques modernes d’analyse thermique et de micro-spectrométrie Raman de surface associée à des techniques de chimiométrie seront utilisées conjointement pour mettre expérimentalement en lumière ces phénomènes d’interface à différentes échelles. Une collaboration internationale est par ailleurs prévue pour développer de nouvelles approches fondamentales. Des progrès rapides dans la compréhension des mécanismes régissant les équilibres thermiques sont attendus.

Ce programme conviendra à un étudiant ayant de solides bases en physique ou physico-chimie des liquides, des polymères ou matériaux avec une forte motivation pour une approche expérimentale originale, un intérêt pour l’instrumentation et l’utilisation des Grands Instruments (LLB, Soleil, ESRF) pour les techniques de diffusion. Ce programme expérimental évoluera également en contact avec des collaborations établies avec des théoriciens de renommée mondiale en matière de modélisation multi-échelles.

1. L. Noirez, P. Baroni, J.F. Bardeau, Appl. Phys. Lett. 110 (2017) 213904.

2. L. Noirez, P. Baroni, J. Colloid and Surface, in press 2018.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Physico-chimiste, matériaux, physicien des liquides

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Laboratoire Léon Brillouin
Groupe de Diffusion Neutron Petits Angles
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/09/2018
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Laurence NOIREZ  

CNRS-UMR 12
LLB01/Laboratoire de Diffusion Neutronique
CEA/Saclay

Téléphone : +33 1 69 08 63 00

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
Ondes et Matière
DIRECTEUR DE THÈSE

Laurence NOIREZ

CNRS-UMR 12
LLB01/Laboratoire de Diffusion Neutronique
CEA/Saclay