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Doctorant(e) en nouveaux oxydes fonctionnels par cristallisation de précurseurs fondus ou amorphes (H/F)

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

Date Limite Candidature : vendredi 23 avril 2021

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Informations générales

Référence : UPR3079-MICPIT-003
Lieu de travail : ORLEANS
Date de publication : vendredi 2 avril 2021
Nom du responsable scientifique : Michael PITCHER
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

Ce sujet de thèse exploratoire en chimie de l'état solide porte sur la recherche de nouveaux matériaux oxydes en utilisant des méthodes de synthèse non conventionnelles hors équilibre. La fusion par lévitation aérodynamique assistée par laser sera utilisée en parallèle avec des techniques d'activation mécanique comme voies d'accès à des composés métastables présentant de nouvelles compositions et structures cristallines.
Ces nouveaux matériaux viseront des propriétés fonctionnelles comme la conductivité ionique, la transparence optique, la luminescence ou les propriétés ferroïques. Le travail de synthèse sera partiellement soutenu par des calculs de prédiction de composition en collaboration avec l'université de Liverpool (Royaume-Uni). Les matériaux préparés seront caractérisés à des échelles de longueur et à des températures multiples, notamment grâce à des méthodes de diffraction sur poudre (DRX in situ jusqu'à 2000°C, détermination de structure ab-initio à partir de données de diffraction synchrotron et neutron), de microscopie électronique en transmission à haute résolution à l'aide d'instruments de pointe (diffraction, STEM-HAADF, EELS et mesures in situ à haute température) et de RMN à l'état solide à haut champ à haute température. Les mesures de propriétés (par exemple, la spectroscopie d'impédance) seront effectuées à la fois en interne et avec des collaborateurs externes établis, y compris des partenaires internationaux.

Contexte scientifique :
Le laboratoire CEMHTI (CNRS UPR3079) est pionnier dans l'utilisation de la lévitation aérodynamique (ADL) couplée au chauffage laser pour synthétiser des précurseurs vitreux ou fondus de diverses compositions qui seront cristallisés à des températures relativement basses pour produire des céramiques d'oxydes denses avec de nouvelles compositions, structures cristallines et/ou microstructures qui présentent des propriétés physiques pour diverses applications de transport optique et ionique (http://www.cemhti.cnrs-orleans.fr/instruments/levitation.aspx).
Grâce à cette approche, nous avons récemment isolé de nouveaux conducteurs d'ions oxyde de type mélilite (doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c03441) et de nouveaux matériaux YAG luminescents avec des compositions non stœchiométriques extraordinaires (demande de brevet européen N° 21305159.2 ; manuscrit en préparation). Parallèlement à l'ADL, ce projet élargira le concept de synthèse par cristallisation du verre/liquide fondu en utilisant des méthodes d'activation mécanique (par exemple, le broyage de billes à haute énergie) pour produire des précurseurs amorphes à basse température, ce qui permettra d'accéder à une plus large gamme de compositions. Ce poste de doctorant est financé par le projet ANR "CAPRE".

Profil souhaité du candidat :
Le candidat doit avoir un diplôme de Master en sciences des matériaux/chimie du solide. Le candidat retenu rejoindra une équipe de doctorants/postdoctorants/ingénieurs internationaux et pourra avoir l'occasion de voyager pour accéder à une expertise et des installations spécifiques. L'Université d'Orléans propose également une expérience d'enseignement. Démarrage de la thèse souhaité en octobre - novembre 2021.

Selected recent publications from the team:
“Highly non stoichiometric garnet ceramics for optical function”, European Patent Application N° 21305159.2 (2021)
“La2Ga3O7.5: A metastable ternary melilite with a super-excess of interstitial oxide ions synthesized by direct crystallization of the melt”, Chemistry of Materials (2020) doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c03441
“Cooperative mechanisms of oxygen vacancy stabilization and migration in the isolated tetrahedral anion Scheelite structure”, Nature Communications (2018) doi.org/10.1038/s41467-018-06911-w
“Pressureless glass crystallization of transparent yttrium aluminum garnet-based nanoceramics”, Nature Communications (2018) doi.org/10.1038/s41467-018-03467-7
“Accelerated Discovery of Two Crystal Structure Types in a Complex Inorganic Phase Field”, Nature (2017) doi.org/10.1038/nature22374

Contexte de travail

Au CNRS, à Orléans, le CEMHTI est une unité propre de recherche du CNRS répartie sur deux sites proches (Haute température et Cyclotron) et regroupant environ 110 personnes.
Le laboratoire développe des expertises et des outils originaux sur le plan national et international pour étudier notamment in situ les propriétés physico-chimiques des matériaux en conditions extrêmes.
Le/la doctorant(e) sera basé(e) sur le site haute température du laboratoire, intégrera l'équipe (Vitro)céramiques transparentes et structures et sera rattaché(e) au responsable de l'équipe.


Equipements à diposition:

Le laboratoire CEMHTI dispose d'excellents équipements pour la synthèse et la caractérisation structurale de matériaux vitrocéramiques et céramiques. Ceux-ci incluent :
- Lévitation aérodynamique couplée au chauffage laser CO2.
- Diffraction des rayons X sur poudre (possibilité de mesures in situ jusqu'à 2000 °C).
- Microscopie électronique à balayage (MEB FEG couplé EBSD)
- Microscopie électronique en transmission à résolution ultime.
- Spectroscopies infrarouge et Raman à haute température.
- Spectroscopie RMN du solide à haut champ et haute température.

Contraintes et risques

Des déplacements en France et à l'étranger sont à prévoir pour valoriser les avancées de la thèse ou pour participer à des congrès

Date limite de réception des candidatures fixée au 26 avril 2021.

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