7 sujets /SYMMES/STEP

Dernière mise à jour : 23-04-2019


 

Synthèse en flux continu de nanocristaux semi-conducteurs

SL-DRF-19-0807

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP)

Grenoble

Contact :

Dmitry ALDAKOV

Peter REISS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2019

Contact :

Dmitry ALDAKOV

CNRS - CEA/INAC/SyMMES UMR-5819

0438784660

Directeur de thèse :

Peter REISS

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

0438789719

Page perso : http://inac.cea.fr/Phocea/Pisp/index.php?nom=peter.reiss

Labo : http://inac-i.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=1235

Les nanocristaux semi-conducteurs colloïdaux (QD)s présentent des propriétés photophysiques uniques telles qu'une émission étroite et accordable avec leur taille, une absorption à large bande et des rendements quantiques de fluorescence élevés. Par conséquent, les QDs sont déjà utilisés dans diverses applications telles que l'imagerie/détection biologique ou comme convertisseurs de couleur dans le rétroéclairage blanc des écrans LCD utilisés dans les téléviseurs haut de gamme. Les QDs à base de phosphure d'indium (InP) étant conformes aux réglementations de l'UE (RoHS, REACH), ils ont été identifiés comme un des principaux candidats pour les LED de conversion de couleur. Le contrôle de la taille est d'une importance primordiale car la longueur d'onde d'émission et les propriétés électroniques sont directement liées au diamètre des QDs. Dans ce projet, nous voulons développer une nouvelle méthode de synthèse en flux continu pour les QDs de haute qualité à base de phosphure d'indium, à dispersion de taille réduite et à stabilité et efficacité d’émission accrues. La synthèse en flux continu présente de nombreux avantages par rapport à la synthèse conventionnelle de type batch en raison d'un bien meilleur transfert de masse et de chaleur dans les réacteurs tubulaires et d'une meilleure reproductibilité. D'autre part, une nouvelle chimie des précurseurs doit être mise au point afin d'être compatible avec les exigences du procédé en flux continu. Le projet sera réalisé en collaboration avec un partenaire académique développant de nouveaux types de précurseurs et un partenaire industriel pour l'intégration de dispositifs.



La caractérisation des propriétés optiques et structurales fait également partie du projet en utilisant principalement la spectroscopie d’absorption UV-vis et de photoluminescence (in situ et ex situ), la diffraction des rayons X et la microscopie électronique.



Les candidats pour ce sujet doivent avoir un background solide en chimie des matériaux, en chimie inorganique, en chimie physique et en génie chimique. Une première expérience avec les nanocristaux colloïdaux et leur caractérisation est la bienvenue.

Microsupercondensateurs tout solide, flexible et ultra-stables à base de Nanostructures de Silicium modifiés

SL-DRF-19-0578

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP)

Grenoble

Contact :

Pascal GENTILE

Saïd SADKI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2019

Contact :

Pascal GENTILE

CEA - DSM/INAC/SP2M/SINAPS

0438786882

Directeur de thèse :

Saïd SADKI

Université Grenoble Alpes - UMR SyMMES 5819 (CEA-CNRS-UGA) CEA de Grenoble

04 38 78 44 50

L’essor des réseaux sans fils, de dispositifs électroniques portables génèrent dans les sociétés développées une besoin accru de microdispositifs électrochimiques d’énergie de plus en plus performants. Ces dernières années, les microsupercondensateurs ont connus un développement considérable. Capable de délivrer des grands pics d’énergie en des temps très brefs, pendant une longue durée de vie, ils font le lien entre les condensateurs diélectriques et les batteries. Déjà largement utilisés dans les ouvertures d’urgence des avions, les défibrillateurs,…, leur développement pour des systèmes flexibles et tout-solide permettra une intégration sur des textiles. La combinaison de nanostructures de silicium modifiées permet d’utiliser des électrolytes aqueux avec une forte cyclabilité. Les nanostructures seront réalisées par la méthode VLS dans un réacteur CVD. Les nanostructures seront ensuite modifiées par un dépôt conforme d’un diélectrique mince, on pourra aussi ajouter des polymères conducteurs électroniques intrinsèques/redox ou des oxydes de métaux de transitions dans le but d’augmenter très fortement les performances des dispositifs de stockage.

“Smart membranes” pour batteries Lithium-Métal-Polymère

SL-DRF-19-0853

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP)

Grenoble

Contact :

Quentin BERROD

Jean-Marc ZANOTTI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2019

Contact :

Quentin BERROD

CNRS - DRF/INAC/SyMMES/STEP

(+33)(0)438786425

Directeur de thèse :

Jean-Marc ZANOTTI

CEA - DRF/IRAMIS/LLB/GBSD

+33(0)476207582

Page perso : http://inac.cea.fr/Pisp/quentin.berrod/index.php

Labo : http://inac.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_service.php?id_unit=1147

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/Pisp/jean-marc.zanotti/

Le sujet propose une voie originale pour permettre l’utilisation des batteries « lithium métal polymère » à

température ambiante. Cet objectif sera atteint par la mise en conjonction de trois effets : i) le confinement

nanométrique de l’électrolyte au sein de membranes à base de tapis de NanoTubes de Carbone (NTC)

alignés verticalement, ii) l’utilisation de POE de faible masse molaire et iii) la conduction ionique

unidimensionnelle.

Le sujet passe par la synthèse d’une SMART membrane : le greffage de chaînes de POE de longueur

nanométrique sur l’une des parois du tapis de NTC. Cet aspect est essentiel pour s’affranchir du caractère

conducteur électronique des NTC. Par ailleurs, la conformation des chaînes greffées à l’entrée des NTC

(chaînes étendues ou en pelote) dépendra fortement de l’environnement physico-chimique (pH, solvant,

température …). Ces smart membranes, présentent donc aussi un intérêt en tant que "nano-valves"

stimulables ou membranes de filtration.

Production d'électricité à partir de gradients de salinité

SL-DRF-19-0528

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP)

Grenoble

Contact :

Stefano MOSSA

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Stefano MOSSA

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

04 38 78 35 77

Directeur de thèse :

Stefano MOSSA

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

04 38 78 35 77

Page perso : https://stefano-mossa.weebly.com/

Des nouveaux concepts de production d'énergie font l'objet d'une formidable activité scientifique. En particulier, des schémas très récents de production d'énergie électrique exploitent des dispositifs électrochimiques en présence de gradients de nature différente. Dans ce projet, nous avons l'intention de clarifier quelques aspects de la physique derrière ces applications utilisant des gradients de salinité en utilisant la simulation de dynamique moléculaire.

(Photo)anodes sans métaux nobles pour l'oxydation (photo)catalytique de l'eau

SL-DRF-19-0817

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP)

Grenoble

Contact :

Peter REISS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Peter REISS

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

0438789719

Directeur de thèse :

Peter REISS

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

0438789719

Ce projet vise à élaborer des (photo)électrodes stables et efficaces pour l’oxydation et la réduction catalytique de l’eau, uniquement à base d’éléments abondants. Notre approche originale sera basée sur l'élaboration de matériaux nanocomposites constitués d'un film de polymère contenant des nanoparticules de métaux déposés sur une électrode conductrice au sein desquels pourra être incorporé un colorant organique. Ce type de design ouvrira la voie au développement de nouvelles (photo)électrodes hybrides très performantes en termes de stabilité et d’efficacité pour la dissociation de l'eau en oxygène et hydrogène.

Nanocristaux pérovskites coeur-coquille pour les applications en photovoltaïque

SL-DRF-19-0446

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP)

Grenoble

Contact :

Dmitry ALDAKOV

Peter REISS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Dmitry ALDAKOV

CNRS - CEA/INAC/SyMMES UMR-5819

0438784660

Directeur de thèse :

Peter REISS

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

0438789719

Page perso : http://inac.cea.fr/Pisp/dmitry.aldakov/

Labo : http://inac.cea.fr/spram/NanoX/index.htm

Les matériaux à base de pérovskites halogénées ont récemment fait sensation dans le domaine de la photovoltaïque et autre application optoélectronique à cause des efficacités très élevées obtenues. Des nanocristaux (NCx) colloïdaux de pérovskites ont très récemment attiré beaucoup d’attention grâce à leurs propriétés optiques uniques, rendement quantique très élevé et la facilité de synthèse. L’utilisation de NCx de pérovskites pour des applications solaires est freinée aujourd’hui par leur toxicité (ils contiennent du Pb) et la manque de stabilité. Dans le cadre de la thèse nous proposons pour la première fois d’adresser ces deux problèmes en synthétisant des NCx de type cœur-coquille avec le cœur en pérovskites inorganiques 3D (à base de Pb et/ou Bi) avec une coquille de pérovskite de faible dimensionnalité cristalline (Cs3Bi2X9 ou similaire 0D, 1D, 2D). La coquille protégera le cœur photoactif et diminuera (ou éliminera) la toxicité. Ces systèmes seront étudiées et caractérisées par des techniques de pointe du CEA et via des collaborations étrangères. Des cellules solaires de type « couche mince » ou « sensibilisée » seront préparées et testées.

Polymères à base de PEDOT auto-dopés pour applications en thermoélectricité

SL-DRF-19-0520

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP)

Grenoble

Contact :

Jérôme FAURE-VINCENT

Alexandre CARELLA

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2019

Contact :

Jérôme FAURE-VINCENT

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

Directeur de thèse :

Alexandre CARELLA

CEA - DRT/DTNM//LSIN

0438781042

Labo : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_service.php?id_unit=1147

Résumé :

Les matériaux organiques sont des matériaux d’avenir pour la conversion de chaleur en électricité dans des gammes de température modérées (typ. < 200°C). Par rapport aux matériaux inorganiques généralement utilisés (ex. Bi2Te3), les matériaux organiques présentent les nombreux avantages d’être légers, flexibles, abondants, à bas coût, facilement utilisables sur de larges surfaces et avec des propriétés électroniques ajustables grâce à la chimie. Le développement des matériaux organiques pour la thermoélectricité a réellement débuté au début des années 2010. Il est rapidement apparu que le contrôle du dopage est crucial pour obtenir un facteur de puissance thermoélectrique le plus élevé possible [1].



A partir de l’expertise du LITEN sur le polymère poly-(3,4-éthylène dioxythiophène) (poly-EDOT ou PEDOT) utilisé dans des applications en thermoélectricité [2 ; 3], nous proposons une approche originale permettant de maitriser le taux de dopage intrinsèque des PEDOT à partir de l’alternance de monomères ‘EDOT’, notés ‘M’, et de monomères ‘EDOT fonctionnalisé’, notés ‘F’. Le contrôle du taux de dopage sera effectué grâce à la polymérisation de synthons (briques de base) différents : [F]n (taux de dopage 1:1), [M-F-M]n (taux de dopage 1:3) et [M-M-F-M-M]n (taux de dopage 1:5).



Les propriétés de transport dans ces matériaux nouveaux seront étudiées au laboratoire STEP de l’INAC qui possède une grande expertise dans ce domaine (conductivité et mécanismes de transport électronique). L’influence, notamment, du taux de dopage sur les propriétés thermoélectriques en température (80K-500K) sera mesurée à l’aide de l’équipement Thin Film Analyser de la société LINSEIS récemment acquis par le laboratoire.



Références :

[1] N. Massonnet et al., Journal of Materials Chemistry C, 2014 2 (7), pp. 1278-1283

[2] N. Massonnet et al., Chemical Science, 2015 6 (1), pp. 412-417

[3] M. Gueye et al., Chem. Mater., 2016, 28 (10), pp 3462–3468

• Chimie

• Chimie physique et électrochimie

• Matière molle et fluides complexes

• Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux

 

Retour en haut