Description du sujet de thèse

Analyse multi-échelle de matériaux extraterrestres primitifs par Cathodoluminescence (CL) et microscopie électronique en transmission (MET): caractérisation structurale des phases minérales pour la Cosmochimie
Le laboratoire CRHEA (CNRS / Université Côte d’Azur – Valbonne (06)) recrute une doctorante ou un doctorant dans le cadre d’un projet collaboratif avec le laboratoire LAGRANGE (Université de la Côte d’Azur / Observatoire de la Côte d’Azur / CNRS - Nice (06)), financé par la Mission pour les Initiatives Transverses et Interdisciplinaires (MITI). Ce projet a pour objectif de développer des approches analytiques issues de la Science des Matériaux afin d’apporter de nouvelles perspectives au domaine de la Cosmochimie. Depuis plusieurs années, les deux laboratoires poursuivent une collaboration autour de l’analyse de matériaux extraterrestres. L’approche originale consiste à appliquer la cathodoluminescence (CL) — une technique couramment utilisée pour la caractérisation des semi-conducteurs — à l’étude de matériaux extraterrestres dits primitifs. Ces derniers fournissent, en effet, des indices essentiels sur les mécanismes de formation et d’évolution intervenus lors de la formation de notre système solaire, il y a 4.567 Ma [1]. L’intérêt de cette collaboration s’est confirmé par la richesse des informations obtenues grâce à la cathodoluminescence sur de nombreux échantillons, qu’ils s’agissent de météorites ou de ceux ramenés par les récentes missions spatiales NASA ou JAXA [2-4].

Aujourd’hui, la possibilité de changer d’échelle d’analyse pour examiner ces objets à des résolutions nanométriques, voire atomiques, est devenue essentielle pour mieux comprendre les mécanismes à l’oeuvre afin d’obtenir des informations précises sur les conditions de formation de ces matériaux extraterrestres.

Dans ce contexte, l’objectif du projet de these est de proposer et de développer une approche multi-échelle permettant de documenter l’historique de la formation de ces objets. L’originalité reposera sur la mise en œuvre d’une approche multi-échelle (du micromètre au nanomètre) et corrélative d’analyse d’échantillons de diverses provenances (échantillons des astéroïdes Bennu et Ryugu, météorites carbonées, échantillons synthétiques), en combinant la technique de cathodoluminescence (CL) avec des techniques avancées de microscopie électronique en transmission (MET) comme l’imagerie a très haute résolution (HR-STEM) et la diffraction électronique (ED), disponibles sur le microscope de dernière génération du CRHEA ainsi que des analyses par spectroscopie de rayons-X (STEM-EDX). Le plan de travail de thèse proposé dans ce projet s’articulent autour de trois points : i) la réalisation d’analyses morphologiques et spectrales par microscopie électronique à balayage couplée à la cathodoluminescence ii) l’élaboration d’une méthodologie pour identifier les zones avec des grains contenant des phases primitives qui permettra de prélever des lames/sections très fines nécessaires à une étude approfondie des grains à l’échelle nanométrique, voire atomique, en utilisant la microscopie électronique en transmission iii) la caractérisation structurale et microstructurale des grains sélectionnés et la validation des protocoles de caractérisation.

Contexte de travail

Lieu d’exercice : Laboratoire CRHEA (Centre de Recherche sur l’HétéroEpitaxie et ses Applications), Rue Bernard Grégory, 06560 Valbonne, France. www.crhea.cnrs.fr

Travail équivalent temps plein, en présentiel.


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

Ce sujet s’adresse à deux profils possibles de candidat(e)s : master de Physique des Matériaux ou bien master de Minéralogie / Géologie. En raison du caractère pluridisciplinaire du sujet, la personne retenue doit être fortement motivée et intéressée pour approfondir des connaissances connexes mais non initialement abordées au cours de sa formation initiale (Minéralogie pour un profil Science des Matériaux ou Luminescence et Structures pour un profil Minéralogie / Géologie).