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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-20-0620

DOMAINE DE RECHERCHE
Interactions rayonnement-matière / Physique de l’état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

Diffraction cohérente des rayons x au cœur des nanostructures durant la réaction : catalyse et interface

RÉSUMÉ DU SUJET

La caractérisation des propriétés structurales (champ de déplacement, composition chimique, défauts, …) des nanostructures est un défi majeur en science des matériaux. L'imagerie par diffraction cohérente des rayons X en milieu synchrotron peut être utilisée pour relever ce défi. Une résolution spatiale des propriétés structurales inférieure à 10 nm a été obtenue à ce jour [1]. Par exemple, cette technique permet de comprendre l’interaction entre la morphologie, la taille, le champ de déformation, le facetage [2], la composition et les défauts à l’échelle nanométrique. Notamment, l’activité des catalyseurs est régie par la structure des nanoparticules.

Le but de ce projet est d’étudier l’évolution de la structure de nanoparticules uniques en cours de réaction électrochimique. En utilisant les capacités uniques de la diffraction cohérente des rayons X, il est possible de cartographier in situ et operando l’évolution en trois dimensions du champ de déformation et des défauts cristallographiques de nanoparticules. Les nanoparticules seront préférentiellement métalliques ou bi-métalliques. La comparaison de la variation de déformation entre le métal pur et les alliages fournira des informations importantes sur la conception des catalyseurs. Cette technique ouvre la voie à l’analyse de la structure interne des nanoparticules et à leur optimisation lors de réactions catalytiques. Une corrélation entre propriétés électrochimiques et structurales des nanoparticules sera recherchée. Des réactions modèles comme la réduction du CO2 seront étudiées et devraient apporter des réponses au défi sociétal de réduction des gaz à effets de serre. Les expériences seront principalement réalisées à l’ESRF, le synchrotron européen localisé à Grenoble, au sein d’un environnement scientifique international de premier plan.

L’imagerie par diffraction cohérente pas rayons X repose sur des algorithmes dits de reconstruction. Un goût pour la programmation (par exemple, Python) est recherché.

[1] S. Labat, M.-I. Richard, M. Dupraz, M. Gailhanou, G. Beutier, M. Verdier, F. Mastropietro, T. W. Cornelius, T. U. Schülli, J. Eymery, and O. Thomas, ACS Nano 9, 9210 (2015).

[2] M.-I. Richard, S. Fernández, J. Eymery, J. P. Hofmann, L. Gao, J. Carnis, S. Labat, V. Favre-Nicolin, E. J. M. Hensen, O. Thomas, T. U. Schülli, and S. J. Leake, Nanoscale 10, 4833 (2018).

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Master Physique, Chimie, Nanosciences et/ou Traitement du signal

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble
DEPHY
Centre : Grenoble
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2020
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Marie-Ingrid RICHARD  

CEA
DRF/IRIG//MEM
17 avenue des Martyrs
38000 Grenoble

Téléphone : +33 4 76 88 27 79

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Université Grenoble Alpes
IMEP2: Ingénierie - Matériaux - Environnement - Energétique - Procédés - Production
DIRECTEUR DE THÈSE

Marie-Ingrid RICHARD

CEA
DRF/IRIG//MEM
17 avenue des Martyrs
38000 Grenoble