Description du sujet de thèse

Les défauts dominent le comportement des matériaux multicouches tels que le graphite, le BN et le MoS2, mais jusqu'à présent, la recherche s'est concentrée sur les défauts ponctuels 0D tels que les lacunes ; les dislocations 1D ont largement été négligées, bien qu'elles soient courantes et observées dans tous les matériaux multicouches1. La théorie des dislocations a été développée pour les solides cristallins 3D depuis les années 1950, et est responsable de comportements clés des matériaux tels que la déformation plastique, le renforcement mécanique, la migration et l'agrégation d'impuretés, les processus optoélectroniques et la croissance cristalline. La théorie conventionnelle ne prend pas en compte l'anisotropie et la nouvelle physique possible dans les matériaux multicouches 2D. Les matériaux multicouches disloqués sont fondamentalement différents par rapport à leur équivalent non disloqué. Par exemple, les dislocations hélicoïdales transforment un empilement de couches séparées en une surface spirale continue, et dominent les processus de formation du graphite.

Le Projet : Cette thèse en modélisation à l'échelle atomique explorera la structure, la formation et le comportement des dislocations hélicoïdales et de bord dans les matériaux multicouches, en se concentrant initialement sur le graphite, mais en s'étendant au BN et à d'autres matériaux multicouches si le temps le permet. Nous explorerons leurs signatures spectroscopiques, leur comportement d'intercalation (critique pour les électrodes de batterie), et leur rôle clé potentiel dans la superlubrification. Nous utiliserons une gamme de techniques de modélisation telles que la théorie de la fonctionnelle de la densité, xTB, et éventuellement des approches d'apprentissage automatique. Le projet impliquera une collaboration étroite avec des partenaires de projet à Lyon, Bordeaux, au Royaume-Uni, en Espagne et en Australie, avec la possibilité de travaux expérimentaux dans la caractérisation spectroscopique d'échantillons pertinents.

Ce doctorat est financé par le CNRS dans le cadre du programme ANR.

Contexte de travail

Le Lieu : Le doctorat se déroulera à l'Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel (IMN - https://www.cnrs-imn.fr), dans le groupe de Physique des Matériaux et Nanostructures (PMN). L'IMN est l'un des principaux laboratoires de recherche sur les matériaux en France, dirigé par l'organisation nationale de recherche CNRS à Nantes Université. Il jouit d'une solide réputation internationale en modélisation des matériaux appliquée et en matériaux nanocarbonés. Dr Ewels est co-directeur de l'equipe PMN.
Nantes est une ville animée et active, à la lisière de la Bretagne, dans l'ouest de la France (à 2h de train de Paris).


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.

Contraintes et risques

Prérequis : Un(e) candidat(e) fortement intéressé(e) par ce sujet de recherche, un doctorat dans une équipe passionnée, stimulante, avec une bonne combinaison de curiosité scientifique et d'imagination, associée à une rigueur scientifique. Il(elle) devra avoir des capacités d'adaptation, d'autonomie, de travail en équipe multiculturelle, intéressé(e) à collaborer à l'échelle internationale, et à l'aise tant avec la modélisation théorique qu'avec la spectroscopie expérimentale. Il(elle) aura une solide formation en physique / chimie physique / science des matériaux (au niveau Master 2), et un bon niveau en anglais parlé et écrit. L'expérience avec Linux, Python, ... est un avantage.

Détails Pratiques : Le doctorat se déroulera en anglais et/ou en français, mais compte tenu des collaborateurs internationaux, un bon niveau d'anglais est requis. Des formations adaptées aux besoins pourront être suivies dans le cadre du doctorat.

Des déplacements hors région auront lieu durant la thèse.