Description du sujet de thèse

De nouvelles chimies basées sur des ions métalliques divalents, tels que Mg(II), Ca(II) ou Zn(II), sont à l'étude pour les batteries rechargeables post-Li en raison de l’abondance et du faible coût de ces éléments, ainsi que de la densité énergétique élevée qu’ils permettraient car chaque porteur de charge transfère deux électrons.[1]. Cependant, plusieurs défis doivent être relevés afin de répondre aux besoins de stockage d’énergie à grande échelle. L'un d'entre eux concerne l'optimisation de l'électrolyte, qui détermine la stabilité de l'anode métallique, la fenêtre électrochimique ainsi que les processus interfaciaux. Atteindre cet objectif nécessite une compréhension au niveau moléculaire des propriétés de l’interface électrochimique électrode/électrolyte.

Ce projet de doctorat a donc pour objectif d'étudier les propriétés structurales et dynamiques de l'interface électrode/électrolyte pour des électrolytes organiques (dans le cas du calcium et magnesium) ou aqueux (dans le cas du zinc) en utilisant la dynamique moléculaire classique sous l'effet d'un champ appliqué [2] (comme dans les expériences). Une variété de descripteurs seront calculés, tels que nombres de solvatation, affinité pour les surfaces métalliques, réactivité à l'anode, etc., qui servira de base au design rationnel de nouveaux électrolytes.

[1] Y. Liang et al. Current status and future directions of multivalent metal-ion batteries. Nature Energy, 2020, 5, 646.
[2] A. Marin-Laflèche et al. MetalWalls: A classical molecular dynamics software dedicated to the simulation of electrochemical systems. J. Open Source Softw., 2020, 5, 2373.

Contexte de travail

Le travail sera réalisé au sein de l'équipe Électrochimie et Liquides Ioniques du laboratoire PHENIX (UMR 8234) à Sorbonne Université (Paris). Cette équipe regroupe des simulateurs et des expérimentateurs.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Informations complémentaires

Les candidats/candidates doivent être titulaires au démarrage du projet d'un master, et avoir des compétences en lien avec la thématique et les activités du projet. Une expérience en simulation moléculaire est souhaitable, ainsi qu'une bonne connaissance des outils théoriques associés (physique statistique, …; expérience en programmation parmi: Python, Fortran, C, C++, ...). Une bonne maîtrise de l'anglais parlé et écrit est requise.