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H/F Doctorant(e) en Physique des Plasmas

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

Date Limite Candidature : mardi 1 juin 2021

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Informations générales

Référence : UMR6614-THIBES-019
Lieu de travail : ST ETIENNE DU ROUVRAY CEDE
Date de publication : mardi 20 avril 2021
Nom du responsable scientifique : ARNAUD BULTEL
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

CARACTERISATION PAR LIBS PICOSECONDE ET PAR SPECTROSCOPIE INFRAROUGE DU STOCKAGE D'HYDROGENE DANS LES ZEOLITHES

Le stockage réversible de l'hydrogène dans les solides est un enjeu majeur pour faire monter en puissance l'usage de nouvelles formes d'énergie décarbonées nécessaires à la transition énergétique (vecteur énergétique, transports, etc.). Dans ce cadre, l'utilisation de zéolithes est particulièrement prometteuse.
Pour déterminer l'efficacité du stockage réversible, il est indispensable d'être en capacité de mesurer avec précision la charge en hydrogène notamment in situ, détermination qui reste difficile de manière générale.
Le projet dans lequel les travaux de thèse envisagés s'insèrent se propose de mesurer par Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS au CORIA, UMR située à Saint-Etienne du Rouvray) la concentration en hydrogène dans des zéolithes, concentration vérifiée par ailleurs par spectroscopie infrarouge (préparation des zéolithes et spectroscopie infrarouge réalisées au LCS, UMR située à Caen). Cette mesure nécessite la détermination expérimentale des paramètres du plasma induit et l'estimation de l'écart à l'équilibre thermodynamique local. Elle présente donc un fort aspect fondamental. Ces paramètres permettront l'exploitation des codes de simulation du CORIA et la détermination des conditions expérimentales les plus propices à une mesure in situ précise.
Le/la doctorant(e) aura en charge une grande partie de l'étude expérimentale du projet, celle qui est essentiellement destinée à déterminer l'écart à l'équilibre thermodynamique local du plasma. Par ailleurs, il/elle assurera la liaison entre les deux équipes du CORIA et du LCS en participant à la préparation et à la caractérisation infrarouge des zéolithes au LCS et à l'étude des plasmas induits par laser produits sur ces zéolithes au CORIA.
1. Préparation et caractérisation infrarouge des zéolithes au LCS, Caen – Dans un premier temps, le/la doctorant(e) participera à la préparation des zéolithes nécessaires au projet, ainsi qu'à leur caractérisation par spectroscopie infrarouge. La forte affinité pour l'eau de ce type de matériau nécessite le respect d'un protocole strict auquel le/la doctorant(e) sera formé(e). L'expérience qu'il/elle aura ainsi acquise lui permettra (1) de pouvoir préparer des échantillons dont la teneur en hydrogène sera différente et contrôlée et (2) de manipuler au mieux les échantillons qui seront amenés au CORIA pour la seconde phase de l'étude.
2. Détermination de la concentration en hydrogène des échantillons par LIBS au CORIA, Saint-Etienne du Rouvray – Dans un second temps, le/la doctorant(e) mettra en œuvre la plateforme PLEIADES du laboratoire CORIA pour produire des plasmas induits par laser mis en jeu lors du diagnostic LIBS dans un environnement dépourvu d'hydrogène sur les échantillons préparés au LCS. Il/elle devra mesurer les champs de densité et de température électroniques du plasma et leurs évolutions au cours du temps. Cette détermination sera basée sur l'analyse spectroscopique de la gamme [120, 800] nm incluant le VUV. En analysant dans le détail les raies de l'hydrogène (séries de Lyman et de Balmer), il/elle déterminera sa concentration, qui sera vérifiée par calcul, selon l'écart à l'équilibre thermodynamique local du plasma, à l'aide des différents codes développés au CORIA.
Le/la doctorant(e) atteindra ainsi une expertise très originale centrée sur la mise en œuvre et l'exploitation de différents types complémentaires de spectroscopie.

Contexte de travail

Le centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l'Enseignement supérieur, de la Recherche et de l'Innovation. Le CNRS est une institution de recherche parmi les plus importantes au monde. Pour relever les grands défis présents et à venir, ses scientifiques explorent le vivant, la matière, l'univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Internationalement reconnu pour l'excellence de ses travaux scientifiques, le CNRS est une référence aussi bien dans l'univers de la recherche et développement que pour le grand public. La thèse proposée se déroulera au sein d'une de ses UMR (Unité Mixte de Recherche) et sera rattachée à l'Ecole doctorale ED 591 PSIME (Physique, Sciences de l'Ingénieur, Matériaux, Energie). Elle aura lieu au CORIA (Complexe de Recherche Interprofessionnel en Aérothermochimie) UMR 6614, Saint-Etienne du Rouvray (campus scientifique de l'Université de Rouen-Normandie) dans l'équipe « Physico-chimie des milieux plasmas » sous la direction des Drs Arnaud Bultel et Vincent Morel.
L'équipe dispose d'une plateforme complète de production et d'études de plasmas induits par laser basée sur l'utilisation de sources laser pico- et nanosecondes et des moyens d'analyse les plus performants en termes de spectroscopie (émission, absorption, fluorescence, diffusion) et de visualisation (ombroscopie, strioscopie) résolues en temps ( 1 ns) et en espace ( 3 µm). L'équipe dispose également de tous les moyens de modélisation et de simulation de la dynamique des plasmas générés et de leurs caractéristiques radiatives.
Le travail sera mené en collaboration avec le Laboratoire Catalyse et Spectrochimie (LCS, UMR 6506) de Caen sous la direction des Drs Françoise Maugé, Philippe Bazin et Alexandre Vimont sur la plateforme de spectroscopie vibrationnelle du LCS.

Contraintes et risques

Les travaux proposés nécessiteront des séjours au LCS à Caen destinés à préparer les échantillons pertinents et à les caractériser par spectroscopie infrarouge. L'essentiel des travaux expérimentaux aura lieu à Saint-Etienne du Rouvray.
Ces travaux reposent en grande partie sur l'utilisation de sources lasers de classe IV. Une formation aux dangers, risques et emplois de ces sources lasers aura obligatoirement lieu avant tous les travaux expérimentaux.

Informations complémentaires

Le/la jeune chercheur/chercheuse devra être titulaire d'un master énergie (ou d'un diplôme d'ingénieur) orienté vers les diagnostics optiques, en particulier spectroscopiques, avec une connaissance des sources lasers. Le/la candidat(e) devra présenter une ouverture d'esprit qui lui permettra de mener un projet dans un contexte pluridisciplinaire. Il/elle devra également montrer une nette qualité rédactionnelle ainsi qu'être capable de formuler et de conduire un projet scientifique, de travailler en équipe tout en faisant preuve d'autonomie et de capacité organisationnelle.
Les candidat(e)s intéressé(e)s devront fournir un CV complet mentionnant deux personnes référentes susceptibles d'être contactées par les recruteurs, le titre et le résumé de leur stage de M2, les notes obtenues aux niveaux M1 et M2 ainsi qu'une lettre de motivation argumentée.

Date limite de réception des candidatures : 30 juin 2021

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