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H/F Thèse Modélisation de l'état de surface et de la mécanique des nano-objets

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : lundi 15 mars 2021

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Informations générales

Référence : UMR5510-JONAMO-001
Lieu de travail : VILLEURBANNE
Date de publication : lundi 22 février 2021
Nom du responsable scientifique : Jonathan Amodeo
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 avril 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Sujet : Modélisation de l'état de surface et de la mécanique des nano-objets
Description du sujet :
Les nano-objets (nanofils, particules) sont aujourd'hui largement utilisés dans différents domaines d'application tels que la micro-électronique, l'ingénierie et l'imagerie biomédicale ou encore la catalyse. Entre autres, ils sont connus pour bénéficier de propriétés mécaniques particulièrement importantes, bien supérieures à celles de leurs homologues massifs. Cette spécificité est due au fait que les nano-objets sont souvent vierges de défauts et que leur plastification opère via un mécanisme de nucléation de dislocations à haute-contrainte, processus généralement initié depuis leurs surfaces.
On sait peu de choses de l'influence de l'état de surface sur les propriétés mécaniques des nano- objets. S'il est reconnu que la présence de défauts de surface influence la nucléation de dislocation via un phénomène de concentration de contrainte, il n'existe pas d'étude quantitative sur le sujet. Dès lors, une description détaillée de l'état de leur surface (rugosité, oxydation, amorphisation locale, etc.) permettrait une meilleure appréhension des nano-objets, notamment quand il s'agit de simuler leurs propriétés physiques ou mécaniques.
Dans ce travail de thèse, l'objectif sera de finaliser le développement d'une méthode (développée en langage Python) qui vise à la fabrication numérique d'échantillons nanométriques utilisés dans des simulations multi-échelles (atomique et éléments-finis). Cette méthode permettra d'intégrer des surfaces et des formes plus réalistes de nano-objets, notamment en modélisant les rugosités de surfaces de nanoparticules et de nanofils. Ensuite, à partir de ces échantillons numériques, une étude approfondie en dynamique moléculaire (et en éléments-finis au besoin) permettra de quantifier l'influence de l'état de surface sur la mécanique de nano-objets métalliques, céramiques et/ou semi- conducteurs. Cette étude numérique sera menée en adéquation avec des expériences de diffraction cohérente des rayons X (BCDI) et de microscopie en transmission dont les résultats (exemple : figure de diffraction) seront comparés au modèle.
Compétences : La thèse se déroulera au sein du groupe MNO de l'IM2NP, à Aix-Marseille université, en collaboration avec MATEIS (INSA-Lyon). Le candidat devra disposer d'un master en Physique, Sciences des matériaux ou assimilé. Des compétences en programmation Python sont souhaitées ainsi qu'un solide intérêt pour les nanomatériaux. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR JCJC SASHA. Candidature: CV + lettre de motivation + notes L3/M1/M2 à envoyer à jonathan.amodeo@insa-lyon.fr

Contexte de travail

Créé en 2008, l'Institut Matériaux Microélectronique Nanoscience de Provence (IM2NP) est une grande unité de recherche pluridisciplinaire d'environ 300 personnes située aux confluents de la physique, de la chimie et de la micro-électronique. L'IM2NP possède un large spectre de compétences qui lui permet de relier de nombreux aspects fondamentaux aux applications dans les domaines des matériaux avancés, de l'électronique intégrée et des nanosciences. C'est aujourd'hui un laboratoire bien installé dans le paysage local, au niveau national et dans la communauté scientifique internationale, avec une identité propre et des spécificités, expertises et savoir-faire scientifiques forts.
MATEIS est un laboratoire de Science des Matériaux à l'intersection de champs disciplinaires, principalement en chimie, physique et mécanique. Le laboratoire MATEIS étudie les trois classes de matériaux (métaux, céramiques, polymères) et leurs composites en intégrant les caractéristiques en volume, en surface et les interfaces.
Le laboratoire s'attache à décrire les relations élaboration-microstructure-propriétés, avec une approche expérimentale et/ou de modélisation. MATEIS intervient dans les domaines des procédés avancés d'élaboration, de la caractérisation microstructurale, souvent in situ et/ou 3D, de la modélisation à différentes échelles, et de la caractérisation des propriétés d'usage. Les matériaux multifonctionnels pour la santé, l'énergie, le transport ou le bâtiment font partie de nos préoccupations actuelles.

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