Dernière mise à jour : 29-06-2016

51 sujets INAC

• Biotechnologies, nanobiologie

• Chimie

• Chimie analytique

• Chimie biologique

• Chimie physique et électrochimie

• Energie, thermique, combustion, écoulements

• Instrumentation

• Interactions rayonnement-matière

• Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux

• Physique du solide, surfaces et interfaces

• Physique mésoscopique

• Physique théorique

• Toxicologie

51 réponse(s)

Dévelopment d'un nez optique biomimétique

Contact :

Yanxia HOU-BROUTIN

CNRS - DSM/INAC/SPrAM

04 38 78 94 78

Directeur de thèse :

Thierry LIVACHE

CEA - DSM/INAC/SPrAM/CREAB

04 38 78 52 29

Electronic noses (eNs) have emerged as promising tools for the analysis of volatile organic compounds (VOCs) with potential applications in a wide range of domains such as biomedicine. However, so far, their performance is still far behind that of the human nose.

In this thesis, we propose a new paradigm to prepare sensing materials by combining two recognition principles used in the human nose: specific recognition and cross-reactive interaction, with the aim to greatly improve the performances of eNs and to explore their potential applications in biomedical domains in collaboration with the start-up company Aryballe Technologies.

Herein, peptides will be used as building blocks for the preparation of sensing receptors. On the one hand, based on a biomimetic approach, we aim to obtain sensing receptors that can mimic binding properties of olfactory receptors, and on the other hand, based on a combinatorial approach developed in our laboratory, we aim to prepare cross-reactive receptors with great diversity giving correlated signals (landscapes). In particular, fundamental studies will be conducted to better understand and control the chemical and physical phenomena implicated in the interaction between peptides and VOCs. This will be achieved using surface analysis and thin layer characterization techniques available at PFNC. Surface plasmon resonance imaging will be used as the optical system for the analysis of various VOCs, with a special emphasis on the problematic of anosmia-related issues. A particular theoretical effort in data analysis will be made for establishing appropriate criteria for classification purposes (SPrAM, LANEF Alliance 8) by using cognitive approaches and artificial intelligence via strong interactions with scientists from the Persyval Labex (Grenoble).
Mémoires de Mott

Contact :

Gabriel MOLAS

CEA - DRT/DCOS//LCM

04 38 78 92 56

Directeur de thèse :

Daniel BRAITHWAITE

CEA - DSM/INAC/SPSMS/IMAPEC

+33 4 38784411

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/daniel.braithwaite/

Voir aussi : http://inac.cea.fr/spsms/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=338

Les isolants de Mott sont l'exemple le plus ancien et le mieux compris de système électronique à fortes corrélations : ce sont des matériaux qu'un calcul de bande « standard » donnerait pour métalliques, mais qui se révèlent en réalité isolants. Cependant l'état métallique peut être induit par l'application de pression ou de champ électrique. La proximité des deux états, métallique et isolant, ouvre des perspectives pour les applications dans le domaine de la micro-électronique.

Ce projet de thèse est axé sur l'étude des propriétés fondamentales de matériaux isolants de Mott, ainsi que sur les caractéristiques de l'état métallique. L'objectif est de mieux comprendre le mécanisme de transition sous champ électrique, et de cerner si ces isolants de Mott apportent réellement un plus pour les applications.

Cette thèse permettra donc au candidat d'aborder des questions fondamentales en physique tout en apprenant beaucoup de techniques, de la croissance de matériaux massifs ou en couche mince, des mesures en conditions extrêmes, à la réalisation de dispositifs modèles pour la nanoélectronique.

Dosage de biomarqueurs sanguins par agglutination en temps réel des globules rouges autologues : applications au pied du patient

SL-DSM-16-0902

Domaine de recherche : Biotechnologies, nanobiologie

Laboratoire d'accueil :

Structures et Propriétés d'Architectures Moléculaires (SPrAM)

Groupe Chimie pour la Reconnaissance et l'Etudes d'Assemblages Biologiques (CREAB)

Grenoble

Contact :

Myriam CUBIZOLLES

Arnaud BUHOT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2016

Contact :

Myriam CUBIZOLLES

CEA - DRT/DTBS/SBSC/LFCM

04 38 78 96 61

Directeur de thèse :

Arnaud BUHOT

CEA - DSM/INAC/SPrAM/CREAB

04 38 78 38 68

Le sujet de thèse proposé s’inscrit dans la thématique du développement de dispositifs médicaux pour l’aide au diagnostic personnalisé au pied du patient, soit à domicile ou à l’hôpital. Dans cet objectif, la start-up Avalun développe un dispositif basé sur l’imagerie sans lentille qui devra permettre à terme de réaliser un grand nombre de diagnostics grâce à la simple utilisation de composants microfluidiques contenant les réactifs embarqués adéquats. Des résultats prometteurs ont d’ores et déjà été obtenus pour l’INR, la glycémie, ou encore le typage sanguin. Afin d’élargir la gamme de diagnostics accessibles, une approche permettant la détection et la quantification de biomarqueurs est indispensable et constitue l’objectif principal de cette thèse.



Une première partie du travail consistera à optimiser la réaction d’agglutination pour permettre son suivi dynamique et ainsi d’en déduire une quantification du biomarqueur. Une deuxième partie de la thèse se consacrera à la mise au point d’une approche originale pour l’utilisation de réactifs alternatifs aux anticorps classiquement utilisés, afin d’améliorer l’embarquement et la stabilité du réactif dans le composant microfluidique jetable.

Making use of the unprecedented sensitivity of DNP-enhanced solid-state NMR: structure-function studies of materials for a greener future

SL-DSM-16-0562

Domaine de recherche : Chimie

Laboratoire d'accueil :

Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB)

Laboratoire de Résonance Magnétique (RM)

Grenoble

Contact :

Daniel LEE

Gaël DE PAEPE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Daniel LEE

CEA - DSM/INAC/SCIB/RM

0438786584

Directeur de thèse :

Gaël DE PAEPE

CEA - DSM/INAC/SCIB/LRM

04 38 78 65 70

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/daniel.lee/

Voir aussi : http://inac.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=1111

INAC (Institute for Nanoscience and Cryogenics, CEA Grenoble) has a PhD opening for a physical chemist. This position will deal with the development and application of a new and emerging technique: high magnetic field MAS-DNP (Magic Angle Spinning Dynamic Nuclear Polarization). This powerful tool is used to hyperpolarize nuclei such that high-sensitivity and high-resolution solid-state NMR (Nuclear Magnetic Resonance) spectra can be obtained and used to extract important structural information at the atomic-scale, such as surface functionalization and internuclear distances (see ref. 1), as well as crystallographic data (see ref. 2).

Since the potential of this technique is beginning to be realized (see ref. 3), the aim of this PhD will be to further develop the methodology to apply it to study materials of significant importance for the future of “greener” energy, which could not have been otherwise investigated in such a manner. The studied materials will arise from diverse but related fields including heterogeneous catalysis, fuel cells, photovoltaics, and nuclear wastes.

This PhD will take place in the highly dynamical environment of the MINATEC campus (CEA Grenoble) and more specifically in the nanocharacterization platform (PFNC) where the DNP group, in collaboration with Bruker Biospin (world leader in DNP and NMR instrumentation), is currently pushing the development and use of MAS-DNP beyond its current state-of-the-art. The group is working with the first high-field MAS-DNP system installed in France (since September 2011) and has successfully conducted instrumental and methodological developments over the last three years (a selection of which are given in the references).

Overall, we aim to demonstrate that with the several orders of magnitude of sensitivity gain achievable with MAS-DNP, solid-state NMR has the potential to address crucial problems for systems where other well-established spectroscopies (X-ray analysis, solution-state NMR, etc.) cannot be applied successfully.

This PhD will take place involving strong partnerships with different academic laboratories within CEA and INAC (SCIB and SPRAM) as well as CEA/ICSM and industrial partners (such as Bruker Biospin).
Polymères semi-conducteurs de type n pour le photovoltaïque organique et la thermoélectricité

SL-DSM-16-0536

Domaine de recherche : Chimie

Laboratoire d'accueil :

Structures et Propriétés d'Architectures Moléculaires (SPrAM)

Laboratoire d'Electronique Moléculaire, Organique et Hybride (LEMOH)

Grenoble

Contact :

Renaud DEMADRILLE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Renaud DEMADRILLE

CEA - DSM/INAC/SPrAM/LEMOH

04 38 78 44 84

Directeur de thèse :

Renaud DEMADRILLE

CEA - DSM/INAC/SPrAM/LEMOH

04 38 78 44 84

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/57/renaud.demadrille.html

Voir aussi : http://www.spram-solar.fr/

Les cellules organiques à hétérojonction en volume sont basées sur un mélange de semi-conducteurs, en général un polymère pi-conjugué de type p (donneur d'électron) et un dérivé du fullerène de type n (accepteur d'électrons), qui forment deux réseaux interpénétrés. Cette couche photo-active est placée entre deux électrodes dont au moins une doit être transparente pour permettre l'absorption des photons. De très nombreux travaux ont été menées ces 15 dernières années pour améliorer les propriétés des polymères de type p. Grâce à ces travaux les rendements des cellules sont proches aujourd'hui de 10%. Il existe cependant des pistes d'amélioration, notamment en développant des polymères semi-conducteurs de type n dont les propriétés permettraient de remplacer avantageusement les fullerènes.

Ces matériaux polymères de type n pourraient en outre s’avérer très utiles dans la réalisation de générateurs thermoélectriques. En effet il a été découvert récemment que certains polymères conjugués se comportent comme des matériaux thermoélectriques et ils peuvent transformer directement la chaleur en électricité. Dans le cadre de cette thèse, de nouveaux polymères de type n seront développés et leurs propriétés structurales et optoélectroniques seront entièrement caractérisés par des techniques multiples disponibles au laboratoire. Les performances des matériaux seront évaluées dans le domaine de la conversion photovoltaïque et thermoélectrique en réalisant des dispositifs.
Stratégies thérapeutiques innovantes pour le traitement de la maladie de Wilson

SL-DSM-16-0895

Domaine de recherche : Chimie

Laboratoire d'accueil :

Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB)

Laboratoire de Reconnaissance Ionique et Chimie de Coordination (RICC)

Grenoble

Contact :

Christelle GATEAU

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Christelle GATEAU

CEA - DSM/INAC/SCIB/RICC

0438786041

Directeur de thèse :

Christelle GATEAU

CEA - DSM/INAC/SCIB/RICC

0438786041

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/christelle.gateau/

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=545

La maladie de Wilson est l’une des principales anomalies génétiques du métabolisme du cuivre chez l’homme. Elle se traduit par une accumulation de cuivre dans le foie mais également dans le cerveau. Dans ce projet, nous proposons des stratégies thérapeutiques innovantes basées sur la délivrance contrôlée de chélateurs de cuivre efficace, spécifiquement dans le foie ou le cerveau.

Diverses architectures moléculaires ainsi que des nanoparticules combinant un chélateur du cuivre efficace à des unités de ciblage des cellules cibles seront conçus. Leur capacité à pénétrer dans les cellules cibles et à délivrer un chélateur du cuivre efficace sera évaluée dans des modèles biologiques.

Ce projet multidisciplinaire implique la synthèse multi-étapes de différentes architectures moléculaires, la formulation de nanoparticules lipidiques et leur caractérisation avancée, ainsi que l'évaluation biologiques de ces systèmes innovants.

Le candidat devra posséder des connaissances solides et une expérience en synthèse organique. Des compétences supplémentaires en formulation de nanoparticules et/ou en biologie cellulaire seront appréciées. Le candidat devra être motivé et curieux.
Polarisation dynamique nucléaire pour la RMN solide en rotation à l’angle magique à ultra basse température

SL-DSM-16-0560

Domaine de recherche : Chimie analytique

Laboratoire d'accueil :

Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB)

Laboratoire de Résonance Magnétique (RM)

Grenoble

Contact :

Daniel LEE

Gaël DE PAEPE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Daniel LEE

CEA - DSM/INAC/SCIB/RM

0438786584

Directeur de thèse :

Gaël DE PAEPE

CEA - DSM/INAC/SCIB/LRM

04 38 78 65 70

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/gael.depaepe/

The SCIB at INAC (Institute for Nanosciences and Cryogenics, CEA Grenoble) has a PhD opening for a physical-chemist. This PhD deals with the development of a new and emerging technique called solid-state MAS-DNP (Magic Angle spinning Dynamic Nuclear Polarization). This hyperpolarization technique allows recording solid-state NMR (Nuclear Magnetic Resonance) spectra that can be used to extract structural information such as: surface functionalization, inter-nuclei distances, etc.

This technique has recently proven particularly useful when applied to systems that cannot be solved using X-ray crystallography or solution-state NMR. Thanks to huge time-savings (several orders of magnitude!!) one can now start studying very challenging systems (such as porous materials, self-assembled nano-assemblies, silicon nanoparticles/nanowires, etc.) which were so far lacking efficient atomic scale characterization techniques.

This PhD will take place in a highly dynamical environment at the MINATEC campus (CEA Grenoble) within the SCIB-RM laboratory (CEA INAC) where the DNP group, in collaboration with the Bruker company (world leader in NMR instrumentation), is currently pushing the development and use of this technique (high field Dynamic Nuclear Polarization) beyond its state-of-the-art. The group is working with the first High Field MAS-DNP system installed in France (since September 2011) and has successfully conducted instrumental and methodological developments over the last three years.

Overall, we aim to demonstrate that with several orders of magnitude of additional sensitivity gain, solid-state Magic Angle Spinning Dynamic Nuclear Polarization performed at very low temperature (10-100 K) has the potential to address significant problems for systems where other well-established spectroscopies (X-ray, solution-state NMR, etc.) cannot be applied.

This PhD work will take place within a larger ANR funded project (ANR blanc 2012-2016, PI G. De Paëpe) involving a strong partnership between two academic laboratories (INAC/CEA and LNCMI/CNRS) and an industrial partner (Bruker Biospin). This work thesis represents an interdisciplinary project that will involve:

- mastering sample preparations of various systems suitable for DNP (25 % of the time)

- conducting advanced solid-state MAS-DNP experiments (50 % of the time)

- performing spin-dynamics simulations and learning basic molecular modeling tools (25% of the time)

Biopuces à sucres de nouvelle génération pour la biodétection

SL-DSM-16-0410

Domaine de recherche : Chimie biologique

Laboratoire d'accueil :

Structures et Propriétés d'Architectures Moléculaires (SPrAM)

Groupe Chimie pour la Reconnaissance et l'Etudes d'Assemblages Biologiques (CREAB)

Grenoble

Contact :

Aurélie BOUCHET-SPINELLI

Martial BILLON

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2016

Contact :

Aurélie BOUCHET-SPINELLI

Université Grenoble Alpes - DSM/INAC/SPrAM/CREAB

0438784833

Directeur de thèse :

Martial BILLON

Universite Joseph Fourier - DSM/INAC/SPrAM/CREAB

Les sucres sont des biomolécules omniprésentes dans le monde du vivant comme le prouve leur implication dans de nombreux processus cellulaires comme l'adhésion, la reconnaissance et la communication intercellulaire. L'étude de leurs interactions avec des protéines ou des cellules ou bactéries est donc d'un intérêt certain pour le décryptage de ces processus souvent complexes. De plus, les sucres présentent une diversité chimique et structurale supérieure à celle des brins d’ADN (4 bases) ou des protéines (20 acides aminés). Ils sont faciles à manipuler et beaucoup moins onéreux que les anticorps. Il est connu que les sucres interagissent de manière multivalente avec leurs cibles car les liaisons créées sont de faible énergie. Cela explique pourquoi les puces à sucres malgré le grand intérêt qu’elles présentent pour la biodétection, n’ont pas été autant développées que les puces à ADN ou à protéines. Ce paramètre a pour l’heure été peu étudié dans le domaine des biopuces.

Nous proposons de concevoir de nouveaux types de biopuces à sucres, en créant des surfaces multivalentes, puis de mettre en évidence par SPRi, des interactions permettant de détecter, voire d’identifier de manière plus sensible et plus efficace des protéines ou des bactéries. Les stratégies de fonctionnalisation de surface sélectionnées pourront ensuite être utilisées pour de nombreuses applications comme la conception de dispositifs micro-fluidiques d’enrichissement de mélanges bactériens complexes.
Le déséquilibre du pool de nucléotides comme biomarqueur de stress

SL-DSM-16-0696

Domaine de recherche : Chimie biologique

Laboratoire d'accueil :

Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB)

Laboratoire Lésions des Acides Nucléiques (LAN)

Grenoble

Contact :

Jean-Luc RAVANAT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Jean-Luc RAVANAT

CEA - DSM/INAC/SCIB/LAN

0438784797

Directeur de thèse :

Jean-Luc RAVANAT

CEA - DSM/INAC/SCIB/LAN

0438784797

Voir aussi : http://inac.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=547

De nombreux travaux ont été effectués pour étudier l’effet cytotoxique, et/ou génotoxique, du rayonnement ionisant et des nanoparticules, en particulier dans notre laboratoire « Lésions des Acides Nucléiques, du CEA Grenoble). Dans ces deux stress, les effets sur l’ADN (génotoxicité) sont modérés, du moins pour les faibles doses de rayonnement ou concentrations en nanoparticules. De façon très surprenante, très peu de travaux ont été entrepris pour étudier l’effet de ces stress sur le pool de nucléotides, plus précisément sur l’induction d’un déséquilibre entre les nucléotides. Il est bien connu qu’un tel déséquilibre peut avoir des conséquences biologiques importantes, comme en témoigne l’utilisation de la 5-FU (5-fluorouracile) comme agent thérapeutique dont l’efficacité provient de sa capacité à inhiber la thymine synthase, une des nombreuses enzymes impliquées dans le métabolisme des nucléotides.

Ce manque de données dans la littérature s’explique principalement par l’absence d’une méthode fiable et précise pour déterminer la concentration intracellulaire de chaque ribo- et désoxyribonucléotides. Le projet propose de mettre fin à cette lacune, en développant une méthode analytique basée sur la chromatographie liquide haute performance couplée à la spectrométrie de masse en mode tandem. Cette méthode de pointe en chimie analytique, déjà très utilisée au laboratoire pour mesurer les lésions de l’ADN, présente l’avantage d’être très spécifique et sensible. Des travaux préliminaires ont montré qu’il est possible de détecter les nucléotides tri-phosphate avec une très bonne efficacité.

Le travail consistera à mettre au point la méthode analytique afin de détecter et quantifier simultanément les 4 ribo- et les 4 2-désoxyribo-nucléotides naturels au niveau mono-, di- et tri- phosphate (ce qui représente donc 24 produits).

Cette méthode sera alors utilisée pour étudier l’effet de l’irradiation par du rayonnement ionisant ou suite à la contamination avec des nanoparticules sur le pool de nucléotides sur des cellules en culture (in vitro). L’effet de la dose ou de la concentration sera étudié, ainsi que la cinétique d’évolution en fonction du temps. L’objectif de ce projet est de déterminer si la mesure du pool de nucléotides représente un bon biomarqueur d’un stress radio-induit ou d’une contamination avec des nanoparticules.
Développements méthodologiques et application de la RMN du solide et de la DNP à l’étude de systèmes biomoléculaires complexes

SL-DSM-16-0565

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie

Laboratoire d'accueil :

Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB)

Laboratoire de Résonance Magnétique (RM)

Grenoble

Contact :

Sabine HEDIGER

Gaël DE PAEPE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Sabine HEDIGER

CNRS - RM/Laboratoire de Résonance Magnétique

+33438786579

Directeur de thèse :

Gaël DE PAEPE

CEA - DSM/INAC/SCIB/LRM

04 38 78 65 70

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=1111

Voir aussi : http://inac.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast.php?t=fait_marquant&id_ast=804

La résonance magnétique nucléaire appliquée aux solides s’est beaucoup développée ces dernières années pour l’étude structurale de protéines à l’état solide, avec pour objectif l'étude des protéines membranaires, difficilement solubles ou cristallisables. De plus, de nombreux systèmes biologiques sont formés de l’assemblage complexe de différentes protéines ou biopolymères, et présentent une structure souvent amorphe, ainsi qu’une dynamique très hétérogène. Ces caractéristiques rendent très difficile l’obtention d’informations, et la RMN en phase solide est une des rares techniques permettant l’étude des ces systèmes. C’est le cas pour la paroi cellulaire bactérienne qui sera un des objets d'étude de la thèse.

La thèse consistera à développer et/ou adapter de nouvelles techniques de RMN solide pour l’étude optimale de la paroi cellulaire bactérienne ainsi que d’autres systèmes semblables, avec pour but d’améliorer la sélectivité des expériences et la qualité des contraintes structurales mesurées. L’application de la technique de DNP (Dynamic Nuclear Polarization) sera envisagée pour augmenter la sensibilité des expériences et permettre l’étude de la paroi et de son métabolisme dans des systèmes non-enrichis isotopiquement. Cette thèse s’inscrit dans la continuité de recherches menées au laboratoire depuis quelques années, en étroite collaboration avec le laboratoire de RMN de l’Institut de Biologie Structurale à Grenoble.

Etude de la densification de piqûres sur une feuille d'aluminium pour la réalisation de condensateurs électrolytiques Aluminium

SL-DSM-16-0297

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire Silicium Nanoélectronique Photonique et Structures (SINAPS)

Grenoble

Contact :

Denis BUTTARD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-04-2016

Contact :

Denis BUTTARD

CEA - DSM/INAC/SP2M/SINAPS

06 84 81 64 44

Directeur de thèse :

Denis BUTTARD

CEA - DSM/INAC/SP2M/SINAPS

06 84 81 64 44

Le condensateur, un des composants électroniques le plus largement utilisé a été développé pour de nombreux appareils électroniques tels que le téléphone mobile, l'ordinateur et les appareils numériques. Les objectifs de la thèse de doctorat est d’augmenter la valeur de la capacité du condensateur. Dans ce travail, nous allons fabriquer des piqûres uniformes sur une feuille d'aluminium à intervalles réguliers tout en évitant une dissolution excessive de la surface Al. Le but de ce travail est d'augmenter la surface d'aluminium de l'anode grâce à la densification des piqûres sur une feuille d'aluminium de haute pureté (99,99% orientée (001)), et de contrôler la gravure des piqûres. Les résultats escomptés permettront d’atteindre un saut technologique par rapport aux résultats existants. De nombreuses méthodes physiques, électrochimiques et chimiques seront utilisées pour élaborer et caractériser le matériau obtenu. Cette étude sera en lien direct avec les produits SATMA PPC, ce qui signifie que ce travail ira du matériau jusqu'à la capacité industrielle finale.

Dans une première partie de la thèse de doctorat (1 ou 1,5 années), les expériences se dérouleront essentiellement au CEA-Grenoble INAC. Dans une deuxième partie, les expériences se dérouleront dans un contexte plus industriel dans l’environnement de la société SATMA PPC.

Formulation de nouveaux électrolytes à base de liquides ioniques pour applications de type batteries lithium-ions

SL-DSM-16-0570

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie

Laboratoire d'accueil :

Structures et Propriétés d'Architectures Moléculaires (SPrAM)

Groupe Polymères Conducteurs Ioniques (PCI)

Grenoble

Contact :

Manuel MARECHAL

Johan JACQUEMIN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Manuel MARECHAL

CNRS - SPrAM

04 38 78 32 85

Directeur de thèse :

Johan JACQUEMIN

Queen's university - School of Chemistry and Chemical Engineering

+ 44 (0) 28 9097 4389

Voir aussi : http://lepmi.grenoble-inp.fr/personnel-du-laboratoire/m-manuel-marechal--496186.kjsp?RH=EPMI_MEMBRES

Voir aussi : http://inac.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_service.php?id_unit=155

Voir aussi : http://quill.qub.ac.uk/

Le développement de dispositifs pour le stockage de l'énergie, notamment les batteries au lithium, est un enjeu majeur. Optimiser leurs performances est crucial et nécessite une meilleure compréhension des mécanismes fondamentaux sous-jacents. Les liquides ioniques (LIs) sont prometteurs pour l'élaboration d'une famille d'électrolytes ajustables pour les batteries. En effet, les LIs combinent un ensemble de propriétés pour améliorer radicalement les électrolytes classiques.

Le sujet proposé consistera à les mélanger à des sels de lithium et des solvants organiques aprotiques. Un choix pertinent permettra d’élaborer une famille modèle d’électrolytes innovants à base de liquides ioniques pour comprendre leurs propriétés (thermodynamique, transport, structuration moléculaire), les corréler entre elles, et ainsi améliorer les batteries.

Cette thèse sera en cotutelle entre Belfast et Grenoble. Le(la) doctorant(e) travaillera au sein de deux groupes reconnus dans l’étude des LIs et leurs propriétés, l'électrochimie pour l'énergie, la Dynamique Moléculaire et l'utilisation des grands instruments (ISIS, ILL, ESRF). L’objectif sera de comprendre les mécanismes de structuration moléculaire ainsi que les modifications en fonctionnement des électrolytes et des interfaces électrode/électrolyte. Ce sujet interdisciplinaire, avec une large partie expérimentale, aura un impact sur les nouvelles technologies pour l'énergie.
Nouveaux Microsupercondensateurs à base de composés ternaires de Nanoarbres de Silicium/Graphene/Oxydes de métaux de transition

SL-DSM-16-0501

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie

Laboratoire d'accueil :

Structures et Propriétés d'Architectures Moléculaires (SPrAM)

Laboratoire d'Electronique Moléculaire, Organique et Hybride (LEMOH)

Grenoble

Contact :

Pascal GENTILE

Saïd SADKI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2016

Contact :

Pascal GENTILE

CEA - DSM/INAC/SP2M/SINAPS

0438786882

Directeur de thèse :

Saïd SADKI

UJF - UMR SPrAM 5819, Laboratoire d'Electronique Moléculaire, Organique et Hybride

04 38 78 44 50

Ces dernières années, les microsupercondensateurs (µSCs) ont connu un développement considérable. Déjà largement utilisés dans les ouvertures d’urgence des avions, défibrillateurs,…, leur intégration dans les circuits de micro-électronique augmente déjà les performances des appareils électroniques «nomades». Or les procédés utilisés pour fabriquer les µSCs actuels (principalement à base de carbone) sont peu compatibles avec les procédés de micro-électronique. Elaborer et optimiser des µSCs à base de silicium rendraient l’intégration plus facile. Cette idée innovante a été développée ces trois dernières années par les équipes SiNaPs et LEMOH du CEA/INAC.



Des assemblages ternaires composés de nanostructures de silicium, graphène et oxydes de métaux de transition (ou de polymères conjugués) seront élaborés, étudiés et leurs performances seront évaluées par électrochimie dans différents électrolytes. Des nouveaux dispositifs interdigités seront réalisés avec ces ternaires et optimisés afin d’améliorer leurs performances et de les rendre facilement intégrables dans les circuits de micro-électronique. Les performances des électrodes ainsi que des dispositifs µSCs seront évaluées par voltamétrie cyclique, charge/décharge galvanostatique, DPV et spectroscopie d’impédance électrochimique.
Nouveaux catalyseurs pour applications dans le domaine de l'énergie : hybrides g-CN/ions métalliques

SL-DSM-16-0871

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie

Laboratoire d'accueil :

Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB)

Laboratoire de Reconnaissance Ionique et Chimie de Coordination (RICC)

Grenoble

Contact :

Lionel DUBOIS

Serge GAMBARELLI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Lionel DUBOIS

CEA - DSM/INAC/SCIB/RICC

04 38 78 92 57

Directeur de thèse :

Serge GAMBARELLI

CEA - DSM/INAC/SCIB/LRM

04 38 78 39 40

Comment mieux comprendre un catalyseur de la réduction de l’oxygène bon marché et non toxique ’

Non toxique, pouvant être synthétisé en quantité importante à partir de réactifs peu couteux et très abondants, le nitrure de carbone graphitique (g-CN) semble posséder toutes les propriétés nécessaires pour être un des matériaux phares pour la catalyse de la réduction d’oxygène dans les piles à combustible « basse température » à membrane acide (PEFMC). L’élimination du platine dans ces systèmes permettrait une baisse de coût très importante et une généralisation de ces systèmes dans les applications grand public. Le g-CN a une structure originale puisqu’il est un semi-conducteur organique dont la structure est proche du graphite, mais où un atome de carbone sur deux est remplacé par de l’azote. Pour l’instant, la compréhension et donc l’optimisation de ses propriétés catalytiques semble être l’obstacle majeur à son développement.



Ce sujet de thèse propose d’utiliser une approche « bottom-up » pour construire des analogues du g-CN qu’il sera plus facile d’étudier. Les différentes synthèses utilisées seront optimisées par l’intermédiaire de plans d’expériences en collaboration avec le laboratoire de Méthodologie de la Recherche Expérimentale de l'Université d’Aix-Marseille.



En plus d’essayer d’apporter des réponses aux grands défis énergétiques de nos sociétés, ce sujet est très formateur car à la frontière entre plusieurs disciplines comme la chimie et la physique. Bien que le sujet relève de la recherche fondamentale, une des forces du Commissariat à l’Energie Atomique est de disposer d’importants laboratoires de recherches technologiques. Ainsi dans le cas où les matériaux synthétisés montreraient des propriétés intéressantes, la réalisation de démonstrateur est aisément envisageable. De plus, le cadre grenoblois est particulièrement stimulant car c’est un site reconnu internationalement dans le domaine des nanosciences, nanotechnologies et des énergies renouvelables (pôles d’excellence Minalogic, Tenerrdis, campus Minatec, GreenER, etc).

Nouvelles architectures nanostructurées pour la filière hydrogène

SL-DSM-16-1015

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire Silicium Nanoélectronique Photonique et Structures (SINAPS)

Grenoble

Contact :

Arnaud MORIN

Denis BUTTARD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Arnaud MORIN

CEA - DRT/DEHT/SCGE/LCPEM

0438785986

Directeur de thèse :

Denis BUTTARD

CEA - DSM/INAC/SP2M/SINAPS

06 84 81 64 44

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la thématique des énergies nouvelles en particulier de la filière hydrogène. Elle a pour objectif de développer et de caractériser les propriétés d’une architecture innovante à base d’un réseau de nanotubes alignés de catalyseur afin de réduire la quantité de métal noble dans les électrodes de pile à combustible (PEMFC) et d’électrolyseur (PEMWE) à membranes échangeuse de protons. Elle fait suite à des travaux, ayant fait l’objet de publications et de communications orales dans des conférences internationales, et au cours desquelles nous avons mis au point le procédé complet de fabrication des électrodes et nous avons effectué des tests préliminaires très convaincants. Dans cette thèse nous proposons d’améliorer les performances de cette architecture d’électrodes à base de réseau de nanotubes de catalyseur tout en apportant une compréhension fondamentale de leur fonctionnement. Les recherches concerneront donc l’électrocatalyse et les phénomènes de transport des fluides dans les milieux nanoporeux. Ce travail nécessitera l’utilisation d’outils de caractérisations nanostructurales (SEM, EDS, TEM, XRD, XPS, Tomographie électronique et X avec rayonnement synchrotron) et électrochimiques ex-situ (RDE, RRDE) et in-situ (Bancs de tests, CV, EIS), qui sont tous disponibles au CEA.
Quantum dots fonctionnalisés par des ligands redox actifs pour la photocatalyse en lumière visible

SL-DSM-16-0613

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie

Laboratoire d'accueil :

Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB)

Laboratoire de Résonance Magnétique (RM)

Grenoble

Contact :

Vincent MAUREL

Jean-Marie MOUESCA

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Vincent MAUREL

CEA - DSM/INAC

04 38 78 35 98

Directeur de thèse :

Jean-Marie MOUESCA

CEA - DSM/INAC/SCIB/RM

04 38 78 30 13

Nous proposons d’étudier dans cette thèse une nouvelle classe de photocatalyseurs préparés à partir de quantum dots colloïdaux. L’objectif à long terme est d’obtenir des photocalyseurs i/ à un coût abordable, ii/ qui fonctionnent avec la lumière visible, iii/ qui puissent photocatalyser des réactions rédox utiles en chimie de synthèse dans des conditions douces. L’originalité des systèmes à base de quantum dots est leur fonctionnalisation par des ligands rédox-actifs en vue de promouvoir la séparation des charges photoinduites et leur transfert du cœur des quantum dots jusqu’aux substrats. L’objectif du projet est de montrer que la photocatalyse par des quantum dots fonctionnalisés par des ligands redox-actifs est une méthode versatile avec un large domaine d’application. Pour cela on étudiera l’action de ces nouveaux photocatalyseurs sur 1/ des réactions chimiques en milieu organique, 2/ des réactions dans l’eau sur des substrats biochimiques.

Ces systèmes [Quantum dots + ligands actifs] seront évalués au moyen de spectroscopies optique et de résonance magnétique résolues en temps permettant d'étudier les espèces transitoires générées par transfert d'électron. Notre groupe possède une expertise reconnue depuis plusieurs années pour la caractérisation et la détection d’espèces transitoires photo-induites mais aussi la maitrise de la fonctionnalisation des quantum dots. Nous avons ainsi mis au point un montage de spectroscopie de Résonance Paramagnétique Electronique résolue en temps permettant de caractériser en temps réel les espèces successivement créées par transfert d’électron après un flash laser pour des durées de vie aussi courtes que 100 ns.

Le programme de thèse permettra au doctorant de se familiariser avec les différentes techniques expérimentales (en particulier les spectroscopies résolues en temps), d'explorer de nouveaux systèmes [Quantum dots + ligands actifs] et d’étudier l’influence de différents paramètres structuraux sur l’efficacité de ces systèmes. L'interaction des ligands redox-actifs avec le coeur des quantum dots sera aussi étudiée par calculs DFT
Turbulence à Haut Reynolds. Etude des intermittences inertielles et dissipative dans un jet et un écoulement de Von Karman cryogéniques.

SL-DSM-16-0027

Domaine de recherche : Energie, thermique, combustion, écoulements

Laboratoire d'accueil :

Service des Basses Températures (SBT)

Laboratoire Réfrigération et Thermohydraulique Hélium (LRTH)

Grenoble

Contact :

Alain GIRARD

Christophe BAUDET

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Alain GIRARD

CEA - DSM/INAC

0438784365

Directeur de thèse :

Christophe BAUDET

UJF - LEGI

04 76 82 51 61

Voir aussi : http://inac.cea.fr/sbt

La turbulence est un phénomène que l’on rencontre dans de nombreuses situations naturelles comme industrielles: la production d'énergie, les phénomènes météorologiques et environnementaux, dans les transports, dans la fusion magnétique, etc... Cette thèse, expérimentale, porte sur les aspects fondamentaux de la turbulence, en s’attachant à la compréhension de la dynamique des petites échelles et du phénomène appelé « intermittence ». La difficulté de compréhension de ce phénomène est liée au peu d’expériences disponibles pour l’étudier sur une large gamme d’échelles. Or les écoulements cryogéniques permettent justement des nombres de Reynolds très élevés, ouvrant ainsi une large gamme d’échelles, des échelles de forçage jusqu’aux échelles dissipatives en passant par les échelles inertielles.

Dans ce travail, on utilisera des anémomètres à fil chaud: une thèse de doctorat a récemment démontré l'intérêt de ces capteurs à la fois dans l'hélium superfluide et dans l’hélium normal. Ces anémomètres seront améliorés en termes de fiabilité et de résolution (temps et espace), afin d'analyser les petites échelles des écoulements turbulents des expériences "Hejet" et "Shrek" au SBT. Ces deux installations atteignent des nombres de Reynolds inégalés avec des conditions de laboratoire bien définies. Hejet est un écoulement turbulent dit « ouvert » (c’est un jet libre), tandis que Shrek est une expérience "confinée" (écoulement de Von Karman): ces deux expériences sont donc complémentaires du point de vue des processus de forçage/transfert/dissipation. C’est le deuxième principal intérêt de ce travail. Enfin, ces deux expériences peuvent également fonctionner avec de l'hélium superfluide, où la dissipation est décrite par le modèle à deux fluides de Landau, ouvrant ainsi un grand domaine d’études.
Caractérisation des dopants par microanalyse X à l'échelle nanométrique

SL-DSM-16-0440

Domaine de recherche : Instrumentation

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA)

Grenoble

Contact :

Eric ROBIN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Eric ROBIN

CEA - DSM/INAC/SP2M/LEMMA

04 38 78 54 02

Directeur de thèse :

Eric ROBIN

CEA - DSM/INAC/SP2M/LEMMA

04 38 78 54 02

Voir aussi : http://inac.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=256

Le dopage est un élément clé dans le développement de la technologie des semi-conducteurs modernes pour les applications en (nano)-électronique, optoélectronique, et photonique. Cependant, à ce jour, il n'existe pas de technique simple et rapide pour la caractérisation directe et fiable de faibles niveaux de dopants dans les nanomatériaux. L’objectif de la thèse est de mettre au point une nouvelle méthode basée sur l’analyse par spectrométrie à dispersion d’énergie (EDS) dans un microscope électronique à balayage (SEM) et à transmission (TEM) permettant l’analyse des dopants à l’échelle nanométrique.

L’étudiant aura en charge les développements analytiques sur SEM et TEM pour la mesure par EDS des dopants n et p dans au moins trois types de nanomatériaux : i) dopants B, P et As dans Si et Ge, ii) dopants Mg, Al, Si, Ge et In dans GaN et iii) dopants Cd et Mn dans ZnTe/ZnSe. Cette thèse, basée au Laboratoire d’Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (INAC/SP2M/LEMMA) sur la PlateForme de NanoCaractérisation (PFNC) de Minatec, se fera en étroite collaboration avec les différents laboratoires du CEA-INAC, CEA-LETI et CNRS-Institut-Néel et les partenaires industriels STMicroelectronics et ALEDIA qui développent ces matériaux pour le futur.
Boites quantiques semiconductrices anisotropes insérées en nanofils

SL-DSM-16-0937

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire de Simulation Atomistique (L_Sim)

Grenoble

Contact :

Yann Michel NIQUET

David FERRAND

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Yann Michel NIQUET

CEA - DSM/INAC/SP2M/L_Sim

04.38.78.43.22

Directeur de thèse :

David FERRAND

CNRS - NPSC

0456387045

Voir aussi : https://www.researchgate.net/profile/Yann-Michel_Niquet

Voir aussi : http://inac.cea.fr/L_Sim/

Les boîtes quantiques de semi-conducteurs sont des briques de bases essentielles pour la spintronique et la photonique. Par exemple, le spin des électrons confinés dans une boîte quantique peut être manipulé pour faire des bits quantiques, la recombinaison de paires électrons-trous utilisée pour faire des sources de photons uniques, et l'interaction entre atomes magnétiques et porteurs dans la boîte exploitée pour faire des mémoires à spins. Les recherches se concentrent à présent sur les boîtes quantiques insérées dans des nanofils de semi-conducteurs. Dans ces systèmes très polyvalents, le diamètre et la longueur des boîtes peuvent être ajustés durant la croissance.

L'objectif de cette thèse sera de contrôler la nature des états de trous (trous "lourds" ou "légers") qui conditionne les propriétés électroniques et optiques des boîtes. A cet effet, nous jouerons sur la géométrie des boîtes (rapport diamètre/longueur) et sur les contraintes structurales (boîtes en compression ou en tension). Le sujet s'adresse à un candidat souhaitant à la fois mener les expériences de spectroscopie magnéto-optique sur ces objets (~2/3 du projet), et la modélisation associée (~1/3 du projet) grâce aux outils de simulation atomistiques des propriétés élastiques et électroniques développés au CEA Grenoble.

La thèse est financée par le projet ANR "ESPADON", qui regroupe des laboratoires Grenoblois et Parisiens autour de cette thématique.

Optique quantique et non-linéaire dans des microcavités nitrure

SL-DSM-16-0034

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs (NPSC)

Grenoble

Contact :

Bruno GAYRAL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Bruno GAYRAL

CEA - DSM/INAC/SP2M/NPSC

0438782673

Directeur de thèse :

Bruno GAYRAL

CEA - DSM/INAC/SP2M/NPSC

0438782673

Voir aussi : http://neel.cnrs.fr/spip.php?article1366

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=15

Cette thèse aura pour objet d’étudier par spectroscopie optique (photoluminescence) des microcavités optiques (microdisques et cristaux photoniques) en AlN contenant des émetteurs ultraviolets (boîtes et puits quantiques GaN). L’objectif général de ce travail est de mettre en évidence des phénomènes d’optique quantique, à savoir le régime microlaser ou le couplage fort dans des microcavités nitrures émettant dans l’ultraviolet.

- Pourquoi des semiconducteurs nitrures : ces semiconducteurs sont largement utilisés en optoélectronique (lasers bleus, LEDs). Ils ont par ailleurs des propriétés remarquables (fort confinement dans les puits et boîte quantiques, grande force de liaison excitonique) dont le potentiel en optoélectronique reste à explorer.

- Pourquoi des microcavités nitrures : les microcavités optiques permettent de confiner les photons dans un petit espace (quelques lambda^3) pendant des temps longs. Ceci renforce considérablement l’interaction lumière-matière et permet notamment d’observer des phénomènes d’optique quantique dans des structures semiconductrices.

Le laboratoire NPSC coordonne le projet ANR Quanonic qui porte sur l’étude d’effets quantiques et non-linéaires dans des microcavités nitrures, ce projet a débuté en janvier 2014.

Une source efficace de photons uniques indiscernables pour le traitement quantique de l'information

SL-DSM-16-0611

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs (NPSC)

Grenoble

Contact :

Jean-Michel GÉRARD

Julien CLAUDON

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2016

Contact :

Jean-Michel GÉRARD

CEA - DSM/INAC/SP2M/NPSC

0438783134

Directeur de thèse :

Julien CLAUDON

CEA - DSM/INAC/SP2M/NPSC

0438784984

Voir aussi : https://scholar.google.fr/citations?user=HzXue78AAAAJ&hl=fr

Voir aussi : http://neel.cnrs.fr/spip.php?rubrique622

L'étude des sources de photon unique, composant capable d'émettre à la demande des impulsions lumineuses contenant un seul photon, fait l'objet d'efforts soutenus depuis une dizaine d'années, motivés tant par leur intérêt fondamental que par des perspectives d'application importantes dans les domaines de la métrologie ou les communications quantiques. Pour la plupart des applications envisagées, il est impératif que la source soit efficace (la probabilité qu'une impulsion contienne réellement un photon doit être proche de 100%) et que les photons soient parfaitement identiques, donc indiscernables.

INAC a réalisé récemment une source de photons uniques originale en intégrant une boîte quantique semi-conductrice au sein d'une antenne optique, la « trompette photonique » [Phys. Rev. Lett. 2013]. Cette source est particulièrement efficace, mais les photons uniques émis ne sont pas parfaitement indiscernables, du fait d'interactions entre la boîte quantique et son environnement (couplage avec les phonons, fluctuations de l'environnement électrostatique).



L'objectif de ce travail de thèse sera de développer une source de photons uniques indiscernables à trompette photonique. Deux avancées importantes permettront d'améliorer l'indiscernabilité des photons émis. D'une part, ces nouveaux dispositifs intégreront une nano-cavité optique, qui permettra d'accélérer le processus d'émission, et de réduire l'impact du couplage aux phonons. D'autre part, des électrodes de contact permettront d'appliquer un champ électrique autour de la boîte quantique et ainsi de stabiliser son environnement électrostatique. L'application de ce champ électrique pourra de plus être exploitée pour accorder finement la longueur d'onde d'émission des photons. Afin de tester et de mettre en lumière l'intérêt de cette nouvelle source pour le calcul quantique, nous réaliserons en fin de thèse une expérience de « coalescence de photons » au sein d'un circuit photonique intégré élémentaire, qui sera conçu en collaboration avec le LETI/DOPT, expert dans ce domaine.



Le sujet proposé, qui allie développements technologiques et mesures de spectroscopie optique fine, s'appuie sur un environnement scientifique très favorable : accès à deux salles blanches, bancs de mesures optiques fines dédiés dans le laboratoire, et collaboration avec le LETI/DOPT pour les aspects liés à l'optique intégrée.
Propriétés catalytiques du graphène dopé pour des applications aux énergies renouvelables : une étude théorique

SL-DSM-16-0043

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux

Laboratoire d'accueil :

Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB)

Laboratoire de Reconnaissance Ionique et Chimie de Coordination (RICC)

Grenoble

Contact :

Steven BLUNDELL

Pascale MALDIVI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Steven BLUNDELL

CEA - DSM/INAC/SCIB/RICC

04 38 78 59 39

Directeur de thèse :

Pascale MALDIVI

CEA - DSM/INAC/SCIB/RICC

04 38 78 53 03

Le graphène est un nouveau nanomatériau bidimensionnel, synthétisé pour la première fois en 2004, qui a généré énormément d’excitation à cause de ses propriétés remarquables, y compris une mobilité très élevée des porteurs chargés. Récemment, on s’est rendu compte que des dérivés du graphène peuvent être aussi des catalyseurs très efficaces exempts de métaux, qui sont moins chers, plus résistants et plus facilement synthétisés que les catalyseurs conventionnels à base de métaux nobles, p.ex. le platine. Beaucoup d’applications aux énergies alternatives sont actuellement poursuivies activement, y compris aux piles à combustible et aux batteries lithium-ion. Cependant, les mécanismes des processus catalytiques sont mal compris et on a toujours besoin d’une optimisation importante des matériaux pour des applications pratiques.



Pendant cette thèse, nous étudierons les propriétés catalytiques de diverses formes du graphène dopé par des approches modernes de pointe de structure électronique et de simulation atomistique, qui sont capables de donner des aperçus au niveau atomique difficilement accessibles par des expériences. La thèse visera principalement l’utilisation du graphène dopé comme catalyseur pour les piles à combustible, pour lesquelles l’étape limitante est invariablement la réaction de réduction de l’oxygène (ORR) à la cathode. En nous servant des approches en fonctionnelle de la densité (DFT), nous analyserons les modifications de structure électronique induites par des défauts et des atomes d’impureté, nous calculerons les barrières énergétiques et les chemins de réaction pour l’ORR sur la surface du graphène, et nous déterminerons les sites catalytiques favorisés. Les impuretés que nous considérerons incluront l’azote et d’autres actuellement étudiées par des équipes expérimentales dans notre laboratoire, avec lesquelles on entretient une collaboration étroite.
Quantum dots de pérovskite pour l'optoélectronique : une étude théorique

SL-DSM-16-0515

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux

Laboratoire d'accueil :

Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB)

Laboratoire de Reconnaissance Ionique et Chimie de Coordination (RICC)

Grenoble

Contact :

Steven BLUNDELL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Steven BLUNDELL

CEA - DSM/INAC/SCIB/RICC

04 38 78 59 39

Directeur de thèse :

Steven BLUNDELL

CEA - DSM/INAC/SCIB/RICC

04 38 78 59 39

L’utilisation des pérovskites a fait une percée dans le domaine du photovoltaïque, des résultats initiaux étant une réussite phénoménale avec des efficacités de conversion supérieures à 20%. Cependant, des améliorations en efficacité seront plus difficiles à réaliser. La prochaine percée proviendra probablement de nouveaux concepts matériaux tels que les quantum dots (QDs) de pérovskite, qui ont le potentiel d’allier les propriétés excellentes optoélectroniques des pérovskites et les avantages théoriques des QDs : une forte accordabilité du spectre d’absorption basée sur la composition du matériau et sa taille (effets de confinement quantiques), génération multi-excitonique, etc. Les QDs de pérovskite sont aussi très prometteurs pour d’autres applications optoélectroniques comme les lasers et les LEDs, grâce à leur photoluminescence vive, stable, étroite et accordable.

Ce projet de thèse théorique sera codirigé par le CEA/INAC (Grenoble) et Nanyang Technological University, Singapour, et vise à fournir un soutien théorique à la collaboration expérimentale entre ces deux instituts. Les intérêts actuels comprennent les QDs des pérovskites organiques-inorganiques hybrides (CH3NH3PbX3: X= I, Br, Cl), ainsi que beaucoup d’autres matériaux optoélectroniques novateurs.

La théorie peut aider cet effort de deux manières importantes : (i) par la simulation ab initio (approches DFT et GW) de la structure électronique des matériaux (p.ex. les bandgaps) permettant de contrôler des matériaux candidats avant la synthèse, et (ii) en analysant les effets forts de taille finie (confinement), de corrélation coulombienne et d’optique quantique qui sont spécifiques aux QDs et absents dans le système massif. Ces derniers seront étudiés par de nouvelles extensions des équations semi-conductrices de Bloch et de luminescence en utilisant des méthodes de bases finies en espace réel développées précédemment dans notre groupe.

Etude de skyrmions dans des multicouches magnétiques ultrafines

SL-DSM-16-0995

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Contact :

Olivier BOULLE

Gilles GAUDIN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Olivier BOULLE

CNRS - DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

04 38 78 21 56

Directeur de thèse :

Gilles GAUDIN

CNRS - INAC/SPINTEC

04 38 78 23 84

Voir aussi : www.Spintec.fr

La découverte récente de nouvelles structures magnétiques de tailles nanométriques, dénommées skyrmions, suscite actuellement un intérêt considérable. Ces structures sont protégées topologiquement et faiblement sensibles aux défauts locaux dans le matériau. Leur stabilité, leur taille très petite (typiquement de l’ordre de la dizaine de nm) et le fait qu’elles peuvent être bougées par des courants de très faibles densités rendent ces structures très prometteuses comme porteuses d’information dans des technologies mémoires à très haute densité. Dans cette thèse, nous proposons d’étudier la formation et la dynamique de skyrmions sous courant dans des multicouches magnétiques ultrafines déposées par pulvérisation cathodique de structure type métal lourd/métal ferromagnétique telle que Pt/Co/MgO, dans lesquelles nous avons récemment démontré des skyrmions chiraux stables à température ambiante. La thèse s’appuiera sur l’ensemble des méthodes et techniques expérimentales utilisées pour la mise au point et la caractérisation de dispositifs spintronique : dépôt par pulvérisation cathodique, caractérisation magnétique, nanofabrication, caractérisation par magnéto-transport et par microscopie magnétique (MFM, XMCD-PEEM).
Etude des propriétés électriques et optiques de fils uniques à base de GaN pour la réalisation de micro ou nanoLEDs

SL-DSM-16-0903

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs (NPSC)

Grenoble

Contact :

Amélie DUSSAIGNE

Bruno DAUDIN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-06-2016

Contact :

Amélie DUSSAIGNE

CEA - DRT/DOPT

04.38.78.94.88

Directeur de thèse :

Bruno DAUDIN

CEA - DSM/INAC/SP2M/NPSC

04 38 78 37 50

Les semiconducteurs III-V de la famille des nitrures (GaN, InN, AlN et leurs alliages) présentent des propriétés remarquables pour l’émission de lumière dans une gamme s’étendant de l’UV au visible. Ils constituent actuellement le segment le plus dynamique de l’industrie des semiconducteurs, notamment grâce à l’essor des diodes électroluminescentes (LEDs) blanches, qui pourraient à terme s’imposer comme technologie dominante pour l’éclairage. La réalisation de LEDs émettant dans l’UV est également l’objet d’un intérêt soutenu en raison des propriétés bactéricides de l’émission à 260-270 nm qui concerne le marché de la désinfection de l’eau et de l’air pour des applications aussi bien civiles que militaires.

L’objectif de la thèse, proposée en collaboration entre le Leti/DOPT, l’INAC, le CRHEA et l’Institut Néel, est d’étudier le comportement électrique et optique de micro et nanofils à base de GaN et/ou d’AlGaN de différentes polarités (N ou Ga), de différents diamètres (de 50 à 2000 nm), et présentant un dopage résiduel ou intentionnel plus ou moins important. Les nouvelles problématiques engendrées par les propriétés des fils de plus petit diamètre et plus faible dopage nécessitent des caractérisations fines.

Des techniques de caractérisation à l’échelle du fil unique sont disponibles à la Plateforme de Nanocaractérisation de Minatec, ainsi qu’à l’INAC (CL, µ-PL, AFM en mode conducteur,…), et à l’Institut Néel, qui a mis au point des outils tels que des expériences résolues en temps (100 ps) sous faisceau d’électrons (mesures de temps de vols, …), la prise de contacts directs avec nano-pointes dans un MEB (statistique sur un grand nombre de fils), effet Seebeck en fonction de la température (essentiel pour les faibles dopages), ou encore EBIC sur des jonctions p-n.

L’objectif final sera de contrôler et de caractériser le dopage des briques de base d’une nouvelle génération de LEDs à nanofils émettant dans le visible et l’UV C pour des applications d’éclairage et de désinfection.
Etude par des techniques de diffusion in-situ et operando des mécanismes de vieillissement dans les batteries Lithium-ion à base de Silicium

SL-DSM-16-1012

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Groupe Service Général de Rayons X

Grenoble

Contact :

Stéphanie POUGET

Sandrine LYONNARD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Stéphanie POUGET

CEA - DSM/INAC

04 38 78 54 63

Directeur de thèse :

Sandrine LYONNARD

CEA - DSM/INAC

04 38 78 92 86

Silicon, due to its great capacity (3576 mAh/g), is one of the best candidates to substitute graphite in the new generation of Lithium batteries. Yet, Silicon anodes present large volume expansion during the lithiation which induce a large irreversible capacity. Moreover, the Solid Electrolyte Interphase layer (SEI) which appears during battery operation has a direct impact on the cyclability of the anode, limiting the Lithium diffusion and acting as a passivation layer. The mechanisms of formation and actuation of this layer are not well understood, as well as the details of lithiation and delithiation processes in particular on advanced nanostructured Si-based electrodes. Our project aims at investigating the evolution upon ageing of the structural, morphological and chemical properties of Si-based electrodes by combining in-lab and large facilities in-situ and operando scattering techniques. We will study model materials (e.g. Silicon wafers), state-of-the art nanostructured electrodes (prepared with Si nanoparticles) and commercial composite materials. We expect to provide a detailed understanding of complex mechanisms occurring during the charge and the discharge of the Lithium battery, which are critical to improve the performances of these energy storage devices. The PhD programm will benefit from the know-how gained at INAC in the last years on Silicon materials for batteries. The applicant will evolve in a multidisciplinary environment and interact with the electrochemists, chemists and physicists of INAC, as well as with our European academic and industrial partners.
Formulation aqueuse d'électrodes positives pour batteries Li-ion : matériaux, process et vieillissement

SL-DSM-16-0646

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Structures et Propriétés d'Architectures Moléculaires (SPrAM)

Groupe Polymères Conducteurs Ioniques (PCI)

Grenoble

Contact :

Stéphanie POUGET

Sandrine LYONNARD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Stéphanie POUGET

CEA - DSM/INAC

04 38 78 54 63

Directeur de thèse :

Sandrine LYONNARD

CEA - DSM/INAC

04 38 78 92 86

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=26

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=785

The development of low-cost, environmental-friendly and more durable storage system is an actual challenge for renewable energy applications. In this context, electrode manufacturing is a critical issue and require the implementation of innovative materials. Our project is dealing with the development and advanced characterization of new positive aqueous electrodes allowing a significant cost reduction at Li-ion cell level, while keeping outstanding electrochemical performances. We propose to 1) characterize the formulation/process/properties interplay by means of cutting-edge experimental methods, including Large Scale Facilities, and, on the basis of in-depth understanding of microstructural and electrochemical behaviors, to 2) develop at pilot scale the optimized green-processed cathodes. The work will be focused on the validation of functional polymer binders which are now ready to be evaluated in cathode electrode at pilot scale. A particular attention will be paid on the lifetime and cycle life of lithium-ion cells integrating this water-based binder as little is known about aging mechanisms of water-based cathodes. This PhD project will benefit from the high complementarity between the INAC and LITEN institutes in studying and preparing advanced materials in the field of new technologies for energy. The applicant will evolve in a multidisciplinary environment and interact with electrochemists, chemists and physicist from the two host research groups.
Initiation de la fracture dans la technologie SmartCut®

SL-DSM-16-1050

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire Nanostructures et Rayonnement Synchrotron (NRS)

Grenoble

Contact :

François RIEUTORD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

François RIEUTORD

CEA - DSM/INAC/SP2M/NRS

0438785703

Directeur de thèse :

François RIEUTORD

CEA - DSM/INAC/SP2M/NRS

0438785703

Voir aussi : http://inac.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=260

Les techniques de collage et amincissement de couches sont particulièrement attractives lorsque l’on cherche à assembler des matériaux aux structures cristallines très différentes (par exemple cristalline et amorphe, comme le silicium et l’oxyde de silicium pour fabriquer un substrat de type silicium–sur-isolant). Parmi les techniques d’amincissement, la technique d’implantation ionique qui produit une zone fragile à une distance contrôlée de la surface d’un matériau possède de nombreux atouts. Elle permet, par une activation (p.ex. thermique) de provoquer la rupture du matériau (délamination) à une distance déterminée de la surface, donc le transfert d’une couche mince. Ces procédés ont été développés dans le cadre de la technologie SmartCut®, par exemple pour la fabrication de substrat de type Silicium-sur-Isolant (SOI). Si la technique est maintenant bien maîtrisée, la connaissance des mécanismes physiques fondamentaux sous-jacents est moins avancée.



Il s’agira donc de comprendre comment les microcavités qui sont produites par l’implantation d’hydrogène et/ou d’hélium et qui exercent une contrainte sur la matrice cristalline environnante vont se développer et aboutir à la rupture du matériau. Ces microcavités peuvent être mises en évidence par exemple par diffusion des rayons X du rayonnement synchrotron ou par microscopie confocale infra-rouge. Un nouvel équipement vient d’être acquis et sera extensivement utilisé pour ces études.



Dans une seconde partie, on s’intéressera à la dynamique de la rupture. Jusque à il y a peu, le mécanisme de cette étape du procédé SmartCut® était très mal connu du fait de la difficulté à le caractériser. Un nouveau banc, permettant de mesurer la vitesse de fracture et l'émission d'ondes acoustiques in situ, a été récemment développé. Il s’agira, au moyen de cet outil éventuellement complété par une instrumentation supplémentaire, d'étudier plus particulièrement les déformations au voisinage du front de fracture et le sillage de l'onde de fracture. Là aussi des mesures par rayons X pourront compléter les études.



Nous recherchons un candidat motivé ayant le goût pour des expérimentations physiques variées alliant les grands instruments (synchrotron), les outils micro-électroniques et le laboratoire. La thèse se fera dans le cadre d’une collaboration étroite et bien établie entre un institut de recherche (CEA-INAC), un de recherche appliquée (CEA-LETI) et un industriel (SOITEC).
Injection dynamique de spin et inter-conversion courant de spin - courant de charge par interaction spin-orbite

SL-DSM-16-0607

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire Nanostructures et Magnétisme (NM)

Grenoble

Contact :

Laurent VILA

Jean Philippe ATTANE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Laurent VILA

CEA - DSM/INAC/SP2M/NM

0438780355

Directeur de thèse :

Jean Philippe ATTANE

Universite Joseph Fourier - INAC/SP2M

0438784326

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/laurent.vila/

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=13

Voir aussi : http://www.spintec.fr/

The development of spin electronics, or spintronics, allows taking advantage of the spin state of the carriers, instead of solely their charge as it is done in conventional electronics. This new degree of freedom opens various means to carry and manipulate information.

Recently, a new kind of Hall effect, the spin Hall effect, has been discovered. In non-magnetic materials, the spin orbit coupling induces an anisotropy of conduction for spin up and spin down electrons (or holes). This leads to a flow of spins in the direction transverse to the applied electrical field, this spin current corresponding to a flow of spin angular momentum. The spin Hall effect thus allows converting charge currents into spin currents, and vice versa. The produced spin current can also be used to manipulate the magnetic state of ferromagnetic elements by transfer of the spin angular momentum, with promising application for data storage and logic. This thesis intend to take advantage of several newly discovered effects and materials (in bulk, at surface or interfaces) to induce an efficient spin to charge current conversion.

Experimental work: material growth, nanofabrication, magneto-transport characterization of spin dependent conduction.
LEDs Flexibles à base de Nanofils de Nitrures de Gallium

SL-DSM-16-0898

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs (NPSC)

Grenoble

Contact :

Christophe DURAND

Joël EYMERY

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Christophe DURAND

UJF - NPSC/Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs

04 38 78 19 77

Directeur de thèse :

Joël EYMERY

CEA - DSM/INAC/SP2M

04 38 78 30 15

Voir aussi : joel.eymery.free.fr

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_service.php?id_unit=1146

Voir aussi : https://www.canal-u.tv/video/scavo/des_led_flexibles.19574

Les diodes électroluminescentes souples présentent de nombreux intérêts applicatifs, par exemple pour les écrans pliables, les tissus intelligents ou l’éclairage. A ce jour, les composants flexibles utilisent principalement des matériaux organiques de faible brillance et de durée de vie limitée. Une autre approche consiste à transférer des couches bidimensionnelles inorganiques sur des substrats souples, au prix d’une flexibilité limitée.

Nous avons montré tout récemment lors d’une collaboration entre l’INAC et l’IEF (Institut d’Electronique Fondamentale) soutenue par le laboratoire d’Excellence GANEX qu’il est possible de réaliser des LEDs souples inorganiques à l’aide de nanofils de GaN simplement encapsulés dans un polymère souple (PDMS) permettant de concilier à la fois la flexibilité et la brillance/l’efficacité connues des LEDs à semi-conducteurs nitrures (voir le communiqué de presse : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/4263.htm). Les fils de nitrures sont composés d’un cœur en GaN et d’hétérostructures à puits quantiques InGaN/GaN en épitaxie autour des fils. La faisabilité de cette approche a pu être démontrée en réalisant des diodes bi-couleurs à fils Bleu/Jaune (Dai et al., Nano Letters 15 (2015) 6958) ainsi que des émetteurs blancs grâce à l’excitation de phosphores mélangés au PDMS par des diodes à fils bleus (Guan et al., soumis ACS Photonics). Dans ces composants, une bonne injection électrique a été obtenue en utilisant des nanofils d’Ag compatibles avec de grandes déformations et une faible absorption de la lumière émise.

Pour aller au delà de ces travaux qui sont précurseurs au niveau international, le programme de thése se déclinera en des études matériaux (croissance MOCVD, hétérostructures, phosphores) et en physique des composants (réalisation et mesure des LEDs flexible). Des missions régulières à l'IEF/Paris Saclay sont prévues dans le cadre de cette collaboration, l'étudiant étant basé majoritairement sur le CEA/Grenoble (80/20 % en temps environ).
Le GeSn : un nouveau semiconducteur de la colonne IV pour l’émission de lumière

SL-DSM-16-0506

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire Silicium Nanoélectronique Photonique et Structures (SINAPS)

Grenoble

Contact :

Nicolas PAUC

Vincent CALVO

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Nicolas PAUC

CEA - DSM/INAC/SP2M/SINAPS

04 38 78 18 04

Directeur de thèse :

Vincent CALVO

CEA - DRT/DOPT/SCOOP/LCPC

0438781809

Le Ge1-xSnx est un nouveau venu dans la famille des semiconducteurs. Ce composé possède la propriété unique et remarquable pour un alliage du groupe IV de présenter, à déformation nulle, un gap direct pour certaines compositions d’étain. Un effet laser a clairement été démontré pour la première fois cette année dans ce matériau [1]. Cette avancée représente un pas important dans le traitement optique de l’information sur puce. En effet, intégrer une source efficace de photons sur un circuit demande d’hybrider le silicium avec des semiconducteurs à fort rendement radiatif et à gap direct (autres que SiGe), et complexifie en retour les procédés de fabrication, contrairement au GeSn.

Cette thèse a plusieurs objectifs. Il s’agira tout d’abord de participer aux études de croissance, au laboratoire ou en collaboration, de nanofils de GeSn (dopés p, n ou non dopés) synthétisés par la méthode CVD VLS (Vapeur Liquide Solide) et de couches 2D obtenues en régime non catalysé. La qualité structurale des objets ainsi synthétisés est primordiale (faible densité de défauts ponctuels et étendus, passivation de la surface), et sera caractérisée dans un deuxième temps par plusieurs méthodes électro-optiques (photocourant, photoluminescence…) L’étude de résonateurs optiques à base de GeSn se fera dans un troisième temps au laboratoire (micro nanofabrication, caractérisation) et en collaboration (conception).

[1] S. Wirths et al, Nature Photonics, 9, 88–92 (2015)

Le germanium déformé en cavité optique pour l’émission de lumière laser

SL-DSM-16-0480

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire Silicium Nanoélectronique Photonique et Structures (SINAPS)

Grenoble

Contact :

Vincent REBOUD

Vincent CALVO

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2016

Contact :

Vincent REBOUD

CEA - DRT/DOPT/SCOOP/LCPC

04/38/78/41/67

Directeur de thèse :

Vincent CALVO

CEA - DRT/DOPT/SCOOP/LCPC

0438781809

Dans le cadre de ce sujet de thèse, nous proposons d’explorer les propriétés optiques de micro objets en germanium et d’évaluer leur potentiel comme brique de base de laser. Il s’agira en premier point d’évaluer l’émission spontanée des matériaux en fonction de leurs propriétés intrinsèques : qualités cristallines, effets de la déformation, rôle de la surface… Dans un second point, il s’agira de réaliser des structures laser avec ces matériaux, c’est-à-dire d’associer le matériau à gain avec des cavités optiques intégrées sur puce. L’émission de lumière en cavité optique sera étudiée afin d’atteindre le seuil d’émission laser. La compréhension des propriétés électroniques et des pertes photoniques des structures sera le point clef pour l’obtention de laser à bas seuil. Les expériences menées seront des expériences de spectroscopie optique : photoluminescence, gain spectral, émission en cavité optique. Les objets étudiés seront obtenus à partir de substrat Germanium sur Isolant (GeOI). Le candidat aura aussi en charge une partie des étapes technologiques de lithographie et de gravure afin de réaliser les membranes déformées et les cavités optiques.
Les nanofils d'AlGaN: une solution pour réaliser des LEDs efficaces dans l'ultraviolet C

SL-DSM-16-0988

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs (NPSC)

Grenoble

Contact :

Bruno GAYRAL

Bruno DAUDIN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Bruno GAYRAL

CEA - DSM/INAC/SP2M/NPSC

0438782673

Directeur de thèse :

Bruno DAUDIN

CEA - DSM/INAC/SP2M/NPSC

04 38 78 37 50

La thèse sera consacrée à la croissance par épitaxie par jets moléculaires d’hétérostructures AlGaN/GaN de type filaire, incluant leur dopage de type n et de type p. La caractérisation des propriétés structurales et optiques de ces hétérostructures sera menée à bien en combinant des expériences de microscopie électronique à balayage, de spectroscopie de la photoluminescence, de diffraction de RX. Dans le cadre d’un partenariat national et international, des études de nanocathodoluminescence à haute résolution et de Kelvin probe seront également menées. Finalement, on réalisera des structures complètes de LEDs émettant dans la gamme de l’UV C (environ 250-280 nm), en collaboration étroite (dans le cadre d’un projet ANR) avec le CNRS/Institut Néel qui prendra en charge le dépôt d’une électrode conductrice en diamant, l’étape de processing et les caractérisations électriques.
Mesure de transport dans les matériaux topologiques

SL-DSM-16-0575

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS)

Laboratoire Instrumentation Matériaux Avancés,Physique des Electrons Corrélés (IMAPEC)

Grenoble

Contact :

Alexandre POURRET

Georg KNEBEL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2016

Contact :

Alexandre POURRET

UJF - DSM/INAC/SPSMS/IMAPEC

04387883951

Directeur de thèse :

Georg KNEBEL

CEA - DSM/INAC/SPSMS/IMAPEC

04 38 78 39 51

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/alexandre.pourret/

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=338

L'objectif de la thèse est de comprendre au niveau fondamental les différents phénomènes non conventionnels qui sont présents dans les semi-métaux topologiques 3D récemment découverts à l’aide d’études expérimentales originales. Ainsi, le candidat sera impliqué dans les mesures de caractérisation (résistivité, pouvoir thermoélectrique, chaleur spécifique...) à très basse température et haut champ magnétique, l'analyse des données, et dans l'amélioration du dispositif expérimental. Il pourra aussi collaborer avec les autres personnes du laboratoire qui font des mesures complémentaires sur ces mêmes composés et il pourra être amené à réaliser des expériences sur grands instruments (LNCMI...).
Mécanosynthèse de particules magnétiques pour la destruction de cellules cancéreuses

SL-DSM-16-0994

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Contact :

Hélène JOISTEN

Robert MOREL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Hélène JOISTEN

CEA - DRT/DCOS/SCMS/LCMC

0438784292

Directeur de thèse :

Robert MOREL

CEA - DSM/INAC/SP2M/NM

04.38.78.55.03

Voir aussi : http://www.spintec.fr/category/research/health-and-biology/

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

Le laboratoire SPINTEC, du CEA/INAC, propose une thèse sur la mise au point par mécanosynthèse de particules magnétiques destinées aux applications biomédicales, avec pour objectif la destruction ciblée de cellules cancéreuses. L’approche que nous développons consiste à déclencher l'apoptose (mort spontanée) de cellules cancéreuses grâce aux vibrations de nanoparticules magnétiques, fixées de manière sélective à la membrane cellulaire, par application externe d’un champ magnétique tournant.

La mise en évidence de l’effet anti-tumoral associé aux vibrations mécaniques a été réalisée en 2010[1] et, depuis, plusieurs études sur ce sujet ont été menées dans notre laboratoire, notamment sur l’élaboration des particules magnétiques par des techniques empruntées à la microélectronique[2] et leur fonctionnalisation. Le potentiel d’application de ces particules pour le traitement du cancer a été démontré par des observations in vitro dans une thèse récemment soutenue dans notre équipe.[3] Néanmoins, l’extension des travaux en cours à des études in vivo – pour lesquelles de plus grandes quantités de particules sont requises - nécessite la mise au point d’un nouveau procédé d’élaboration.

La thèse proposée consiste à développer la synthèse par broyage mécanique de particules magnétiques de magnétite. Ce matériau est choisi pour sa biocompatibilité, ouvrant par la suite la possibilité de son utilisation clinique. Le projet comprendra 1) l’optimisation des propriétés magnétiques des particules, notamment par la maîtrise de leur forme et de leur dimension ; 2) la mise au point d’un procédé de fonctionnalisation de la surface de façon à assurer, d’une part, la dispersion des particules en solution et, d’autre part, la sélectivité de l’ancrage sur la membrane de cellules cancéreuses ciblées ; 3) la réalisation des études préalables de toxicité et de réponse mécanique sous excitation magnétique ; 4) les tests in vitro permettant d’évaluer l’efficacité de ces nouvelles particules pour déclencher l’apoptose de cellules cancéreuses ; 5) la participation aux premiers essais in vivo sur des tumeurs de glioblastome utilisant ces nanoparticules biocompatibles.

L’étude sera menée en collaboration avec le service SyMMES de l’INAC pour les études de fonctionnalisation et in vitro, et CLINATEC-Lab – sur le centre CEA-Grenoble – pour les essais in vivo. La formation initiale souhaitée est une formation multidisciplinaire en Nanosciences et Nanotechnologies couvrant à la fois des aspects physiques et biologiques.



[1] “Biofunctionalized magnetic-vortex microdiscs for targeted cancer-cell destruction”, D.-H. Kim, E. A. Rozhkova, I. V. Ulasov, S. D. Bader, T. Rajh, M. S. Lesniak, et V. Novosad, Nat. Mater. 9, 165 (2010).

[2] “Self-polarization phenomenon and control of dispersion of synthetic antiferromagnetic nanoparticles for biological applications”, H. Joisten, T. Courcier, P. Balint, P. Sabon, J. Faure-Vincent, S. Auffret, et B. Dieny, Applied Physics Letters 97, 253112 (2010). “Comparison of dispersion and actuation properties of vortex and synthetic antiferromagnetic particles for biotechnological applications”, S. Leulmi, H. Joisten, T. Dietsch, C. Iss, M. Morcrette, S. Auffret, P. Sabon, et B. Dieny, Applied Physics Letters 103, 132412 (2013).

[3] “Destruction de cellules cancéreuses par vibrations magnéto-mécaniques de micro/nano particules magnétiques : Élaboration des particules par approche top-down, biofonctionnalisation et tests in vitro”, S. Leulmi, Thèse de Doctorat, Université Joseph-Fourier, Grenoble (2014). http://www.theses.fr/s94192.
Optimisation in situ de la croissance de matériaux 2D à l'aide du rayonnement synchrotron

SL-DSM-16-0847

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire Nanostructures et Rayonnement Synchrotron (NRS)

Grenoble

Contact :

Gilles RENAUD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Gilles RENAUD

CEA - DSM/INAC/SP2M/NRS

0438783558

Directeur de thèse :

Gilles RENAUD

CEA - DSM/INAC/SP2M/NRS

0438783558

Voir aussi : http://www.esrf.eu/UsersAndScience/Experiments/CRG/BM32

Voir aussi : http://inac.cea.fr/

Voir aussi : http://inn.demokritos.gr/en/prosopiko/a.dimoulas/ ; http://neel.cnrs.fr/ ; http://www.esrf.eu/

Two-dimensional materials are of highly significant interest for many applications in nano-opto-electronics. Graphene is the prototype of this material family however the absence of gap limits its potential applications e.g. for making transistors logic field effect. Recently transition metal dichalcogenides (TMDs) have emerged in the growing field of 2D materials and give rise to a new area of research. The moderate structural quality of the 2D TMDs to date hinders access to their intrinsic properties and limits device performance.

The main goal of this work is to substantially improve this quality by a close control of growth processes, for the first time owing to in situ diagnostics – enabled by state-of-the-art synchrotron X-ray surface diffraction/scattering. Together with experts involved in the project, fundamental physics and optoelectronic devices will be explored with these optimized, high quality 2D TMDs. The growth of MoS(e)2 or WS(e)2 will be performed on various substrates and optimized using a combination of physical and chemical beam epitaxy under the highly controlled conditions of ultra-high-vacuum, on the ESRF BM32 CRG/IF beamline. Structural features having key influence over the (opto)electronic properties, noteworthy strain, defects, periodic nanorippling associated with a moiré translating the epitaxial relationship between the 2D TMD and the substrate, will be investigated as a function of growth conditions. Complementary information will be sought for with the help of high resolution scanning probe microscopy and optical spectroscopies.
Source de photons uniques efficace à base de nanofils semiconducteurs

SL-DSM-16-0933

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs (NPSC)

Grenoble

Contact :

Edith BELLET-AMALRIC

Kuntheak KHENG

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Edith BELLET-AMALRIC

CEA - DSM/INAC/SP2M/NPSC

04 38 78 44 06

Directeur de thèse :

Kuntheak KHENG

Universite Joseph Fourier - DSM/INAC/SP2M

04 38 78 47 01

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/kuntheak.kheng/

Voir aussi : http://neel.cnrs.fr/spip.php?rubrique47

Voir aussi : http://inac-i.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=15

La source de photons uniques est un élément clé dans le cadre de la communication et calcul quantique. Les photons uniques, émis un par un et codés par leur polarisation, jouent le rôle de qubits volants dans les échanges d’information. Ils sont en particulier requis dans de nombreux protocoles de cryptographie quantique, intrinsèquement sûres, qui permettent la transmission d'une clé de décryptage secrète. Une telle source peut être réalisée avec des boîtes quantiques à base de semiconducteurs comme cela a été démontré dans de nombreux matériaux. Cependant ces démonstrations étaient pour la plupart limitées à des températures cryogéniques. Notre équipe a montré très récemment qu’une boîte quantique CdSe insérée dans un nanofil ZnSe, était capable d’émettre des photons uniques jusqu’à la température ambiante [1]. Ce résultat remarquable (une 1ère mondiale pour une boîte quantique épitaxiée) ouvre les perspectives d’une utilisation réaliste des boîtes quantiques dans les technologies de l’information quantique. De plus, l’émission dans le visible de ces boîtes CdSe/ZnSe est particulièrement bien adaptée pour les communications en espace libre (pour l’établissement de liaisons sol-satellite par exemple) grâce à la grande transparence de l’atmosphère et la disponibilité de détecteurs rapides de photons uniques dans ce domaine spectral.



Le but de la thèse est de développer une source de photons uniques efficace à base d’une boîte quantique formée dans un nanofil de semiconducteur II-VI. Il consistera à étudier (i) la croissance d’hétérostructures de nanofils de type cœur-coquille afin d'améliorer le rendement quantique d'émission, (ii) le couplage de ces nano-émetteurs à diverses structures photoniques pour une extraction et une collection efficace de la lumière, et (iii) la possibilité de mettre en œuvre une excitation optique par micro-laser pour obtenir un dispositif compact. Ces études offrent la possibilité d'explorer des phénomènes physiques de base (mécanismes de croissance, interaction nanostructure-photon etc...) à l'échelle nanométrique, tout en contribuant au développement d'un dispositif original et essentiel pour le domaine de la communication quantique et de l'information quantique.



[1] Ultrafast Room Temperature Single-Photon Source from Nanowire-Quantum Dots, S. Bounouar et al., Nano Lett. 12, 2977 (2012).

Theoretical study of phase transition in graphene-like materials

SL-DSM-16-0183

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire de Simulation Atomistique (L_Sim)

Grenoble

Contact :

Thierry DEUTSCH

Pascal POCHET

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Thierry DEUTSCH

CEA - DSM/INAC/SP2M/L_Sim

0438780745

Directeur de thèse :

Pascal POCHET

CEA - DSM/INAC/SP2M/L_Sim

04 38 78 28 60

Voir aussi : http://inac.cea.fr/L_Sim/Qui/PPochet/

Voir aussi : http://inac.cea.fr/L_Sim/

Two-dimensional materials are of significant interest for many applications in nano-science. Graphene is the prototype of this material family. Its potential applications are large from nano-electronics to a substrate for the self-organization of nano-objects. However the absence of gap in raw graphene limits its potential use for making transistors logic field effect. Currently its optical and mechanical properties are more highlighted in the field of touchscreens. These advances are also based on the development of techniques for routine growth of large samples. The path of growth by chemical vapor deposition (CVD) has shown great potential and already leads to monolayer graphene on square meters. Recently these CVD methods have been used to grow new two-dimensional materials (ultra-thin silica, transition metal dichalcogenides, ...). The proposed research is part of a basic research effort with a medium-term goal for the design of alternative sp2-materials. In close collaboration with experiments (PFNC, NEEL, LETI), the PhD candidate will apply state of the art simulation techniques in order to guide and/or support the design of these new materials. It includes the use of Density Functional Theory in order to assess stable phases and their properties. Kinetics will be also considered using ab-intio based Potential Energy Surface methodologies as well as Kinetic Monte Carlo in collaboration with the University of Montreal. The guideline of our approach and further references can be found here: http://inac.cea.fr/L_Sim/Highlight-Sp2.en.html



The attendee will have the possibility to develop experience in ab initio simulations on massive parallel supercomputers, which is a powerful investigation tool widely used both for basic or applied research in the field of condensed matter.
Théorie des phenomenes spin orbitronique dans des nanostructures à base de graphène, isolants et métaux

SL-DSM-16-0524

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Contact :

Xavier WAINTAL

Mairbek CHSHIEV

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2016

Contact :

Xavier WAINTAL

CEA - DSM/INAC/SPSMS/GT

0438780327

Directeur de thèse :

Mairbek CHSHIEV

Université Joseph Fourier - Grenoble 1 - INAC/SPINTEC

0438780280

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/mair.chshiev/

Voir aussi : http://www.spintec.fr/category/research/theory-simulation/

This is an opportunity to prepare your PhD thesis in the field of spintronics within theory group at SPINTEC Laboratory (Joint Research Unit of CEA, CNRS and Univ. Grenoble Alpes). SPINTEC’s theory group has a broad expertise in a wide range of theoretical methods based on condensed matter theory and computational materials science. This work will be devoted to theory of spintronic phenomena in magnetic nanostructures of two types. First, electronic and magnetic properties including spin transport in nanostructures comprising one or two ferromagnetic layers interfaced with nonmagnetic heavy metal and insulator will be investigated. The main focus will be on spin-orbit induced phenomena arising in emerging field of spin orbitronics. Among the problems which will be addressed are interplay between Spin Hall and Rashba induced spin orbit torques, Dzyaloshinski-Moriya interaction, perpendicular magnetic anisotropy. The second part of the thesis will be devoted to graphene spintronics. Namely, spin dependent phenomena in lateral graphene based structures will be investigated. This will include studies of the interplay between spintronic phenomena in graphene in the presence of magnetic insulator (CoFe2O4, YIG, ...) proximity induced magnetism. Furthermore, behavior of aforementioned spin orbitronic phenomena will be investigated at graphene|magnetic material interfaces. The PhD will be theoretical in close interactions with experimental and theoretical groups located at Polygone Scientifique of Grenoble and abroad. A wide range of theoretical approaches will be used including non equilibrium Green functions, density functional theory (ab-initio) and tight-biding techniques.
Bit quantiques sur technologie CMOS

SL-DSM-16-0621

Domaine de recherche : Physique mésoscopique

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS)

Laboratoire de Transport Electronique Quantique et Supraconductivité (LATEQS)

Grenoble

Contact :

Silvano DEFRANCESCHI

Marc SANQUER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2016

Contact :

Silvano DEFRANCESCHI

CEA - DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

04 38785480

Directeur de thèse :

Marc SANQUER

CEA - DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

04 76 38 43 67

Quantum computing is a major new frontier in information technology with the potential for a disruptive impact. Many different materials and approaches have been explored so far, with an increasing effort on scalable implementations based on solid-state platforms. Among these, silicon is emerging as a promising route to quantum computing. Elementary silicon qubit devices made in academic research labs have already shown high-fidelity operation. Following these successful developments, a collaborative research action is being deployed in Grenoble with the purpose to take this technology to the next readiness level by showing that silicon-based qubits can be realized within an industrial level CMOS platform. In doing so we want to establish the true potential of silicon-based qubits in terms of scalability and manufacturability.



This PhD project deals with the realization of silicon spin qubits based on CMOS technology. The silicon qubits consist of multi-gate devices fabricated using 300-mm silicon-on-insulator (SOI) technology, which is available at the CEA-LETI in Grenoble.

The PhD student will integrate a research team at the INAC institute of CEA-Grenoble and contribute to the implementation and study of spin qubit devices. The student is expected to carry out a variety of electrical measurements from room to low (10 mK) temperature. Qubit experiments will involve high-frequency signals for spin manipulation and readout. Coding of measurement programs and simple device modeling (e.g. of the local electromagnetic fields) may as well be envisioned.

The proposed research subject is part of a recently started long-term effort involving multiple laboratories in Grenoble (LETI, INAC, NEEL) as well as a European network of collaborations.

Dopants et boîtes quantiques couplés dans le silicium par réflectométrie radio-fréquence

SL-DSM-16-0437

Domaine de recherche : Physique mésoscopique

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS)

Laboratoire de Transport Electronique Quantique et Supraconductivité (LATEQS)

Grenoble

Contact :

Marc SANQUER

Xavier JEHL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2016

Contact :

Marc SANQUER

CEA - DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

04 76 38 43 67

Directeur de thèse :

Xavier JEHL

CEA - DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

0438789045

Voir aussi : http://inac.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=470

Voir aussi : http://inac.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=208

We design and fabricate silicon nanowire transistors in which transport at low temperature occurs through a single or two coupled dopants, or through the first electrons or holes of coupled quantum dots. We also built a dual-channel radio-frequency reflectometry setup which allows to probe very small changes in the charge state of these devices, including internal transitions between two dopants or dots which are not detectable by direct transport measurements.

During this PhD we will use this original setup to investigate charge and spin effects in new samples fabricated for that purpose, which feature several gates. We aim at controlling the charge and spin state of the system, for applications such as electron pumps used in the quantum metrology of the ampere (for the charge) or spin quantum bits.

The work will include strong collaboration with Leti for the design of samples (geometry, process) prior to their fabrication on Leti's 300mm facility. Following the recent demonstration of on-chip signal generation at low temperature, cryogenic operation of conventional CMOS circuits will also be investigated, as it offers exciting opportunities for up-scaling of solid-state silicon qubits.
Détection large bande de micro-ondes au niveau du photon unique

SL-DSM-16-0874

Domaine de recherche : Physique mésoscopique

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS)

Laboratoire de Transport Electronique Quantique et Supraconductivité (LATEQS)

Grenoble

Contact :

Max HOFHEINZ

François LEFLOCH

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Max HOFHEINZ

CEA - DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

04 38 78 67 31

Directeur de thèse :

François LEFLOCH

CEA - DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

04-38-78-48-22

Les circuits intégrés à base de supraconducteurs permettent de réaliser des expériences d'optique quantique où les micro-ondes remplacent la lumière et les jonctions Josephson les atomes, avec comme avantage que l'interaction entre le champ électromagnétique et les jonctions Josephson peut être bien plus forte. Cependant, la détection des signaux micro-ondes au niveau du photon unique reste à ce jour bien plus difficile dû à la faible énergie des photons. Le but de cette thèse est de développer des détecteurs de photons uniques et des amplificateurs proche de la limite quantique en se basant sur la physique du tunneling inélastique de paires de Cooper: Dans ce régime une jonction Josephson est polarisée à une tension V en dessous du gap supraconducteur. Dans ce régime une paire de Cooper peut tunneler à travers la jonction seulement si elle peut évacuer son énergie 2eV sous forme de photons. Selon l'environnement électromagnétique de la jonction il peut s'agir d'un seul photon ou de plusieurs photons, voire même d'une combinaison d'absorption et d'émission de photons à différentes fréquences. Dans ce projet de thèse nous exploiterons ces processus multi-photoniques de différentes manières.
Etats de Shiba dans du graphène supraconducteur

SL-DSM-16-0307

Domaine de recherche : Physique mésoscopique

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS)

Laboratoire de Transport Electronique Quantique et Supraconductivité (LATEQS)

Grenoble

Contact :

Claude CHAPELIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2016

Contact :

Claude CHAPELIER

CEA - DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

0438783905

Directeur de thèse :

Claude CHAPELIER

CEA - DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

0438783905

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/vincent.renard/GroupSite/

Voir aussi : http://perso.neel.cnrs.fr/johann.coraux/

Le graphène, une monocouche d’atomes de carbone organisée sur un réseau en nid d’abeille, possède des propriétés électroniques exceptionnelles en raison d’une dispersion linéaire des états électroniques au voisinage du niveau de Fermi. Nous avons fait croître du graphène sur du Rhénium, un métal supraconducteur. Le graphène devient alors supraconducteur à son tour par effet de proximité. Le travail proposé consiste à étudier des états localisés magnétiques (états de Shiba) dans ce graphene supraconducteur par microscopie et spectroscopie tunnel (STM). Ces états peuvent être réalisés soit à partir de lacunes dans le graphène qui portent un moment magnétique soit par dépôt d’atomes magnétiques à la surface du graphène. L’étudiant(e) cherchera à mettre en évidence l’évolution spatiale et l’énergie de ces états localisés à partir des cartes de la densité d’états électroniques obtenues par STM à très basse température (50 mK). Pendant le stage de master, il (elle) se familiarisera avec la croissance du graphene et sa caractérisation par RHEED, Raman et STM. La spectroscopie tunnel à basse température s’effectuera en fin de stage et pendant la thèse qui suivra.
Génération et détection des signaux microondes à base de dispositif spintronique

SL-DSM-16-0996

Domaine de recherche : Physique mésoscopique

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Contact :

Liliana-Daniela BUDA-PREJBEANU

Ursula EBELS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Liliana-Daniela BUDA-PREJBEANU

Grenoble INP - SPINTEC/Laboratoire Spintec

04 38 78 44 19

Directeur de thèse :

Ursula EBELS

CEA - DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

04 38 78 53 44

Les différentes fonctions des dispositifs spintroniques (capteur, mémoire, logique, microondes) tirent profit de deux phénomènes que sont le transfert d’un moment magnétique par un courant polarisé en spin et la magnéto-résistance. Cette thèse a pour but d’explorer une nouvelle configuration d’un dispositif spintronique pour étudier les propriétés de la dynamique induite par un courant polarisé en spin. Cette configuration a été peu étudiée pour les propriétés microondes, mais est d’un grand intérêt pour le développement des capteurs, mémoire et des fonctions logiques. Trois questions fondamentales sont à traiter (i) compréhension et définition des conditions sous lesquelles des oscillations entretenues peuvent être induites et caractérisation du bruit de phase de ces oscillations permettant d’extraire des paramètres non-linéaires; (ii) caractérisation de la modulation de la fréquence des oscillations par un signal rf (courant ou champ). Cette modulation est déterminé par les paramètres non-linéaires ; (iii) exploration des effets de rectification d’un signal rf permettant de détecter un signal rf et d’étudier les paramètres de transfert de spin (couple de champ).

La combinaison de ces trois fonctions microondes (émission, modulation, détection) permettra comme but final de démontrer le concept d’émission-détection (via Frequency shift keying) qui est d’intérêt pour les communications sans fil.

L’étudiant contribuera à la fabrication des dispositifs, réalisera la caractérisation statique et dynamique et développera les techniques de mesures pour la détection. Les résultats expérimentaux seront analysés en comparaison avec des simulations numériques. Ce projet de thèse se réalisera dans le cadre d’un projet Européen.
Réalisation et étude expérimental d'états hélicoïdaux unidimensionnels

SL-DSM-16-0632

Domaine de recherche : Physique mésoscopique

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS)

Laboratoire de Transport Electronique Quantique et Supraconductivité (LATEQS)

Grenoble

Contact :

Silvano DE FRANCESCHI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Silvano DE FRANCESCHI

CEA - LATEQS

04 38 78 54 80

Directeur de thèse :

Silvano DE FRANCESCHI

CEA - LATEQS

04 38 78 54 80

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/55/silvano.de_franceschi.html

The past decade has witnessed the discovery of new states of matter known as topological insulators. These “special” materials are characterized by an insulating bulk and a symmetry-protected conducting periphery. In the case of two-dimensional topological insulators, the peripheral states consist of helical one-dimensional conduction modes, where spin and momentum are locked to each other and back scattering is prevented by time-reversal symmetry. An alternative way to obtain one-dimensional helical systems relies on the use of semiconductor nanowires with strong spin-orbit coupling, such as InAs or InSb nanowires. In the presence of superconducting correlations, induced by a proximal superconductor, and a sufficiently strong magnetic field, helical modes can develop localized edge states with the properties of Majorana fermions. First experimental signatures of these exotic states were reported by the Kouwenhoven group in 2012. Since then, the same group and others have made qualitatively similar experimental observations with undoubtable progress in data quality. In spite of that, no experimental study was able to make a direct assessment of all the electronic properties underlying the emergence of Majorana-fermion quasiparticles. In particular, no conclusive experimental evidence of helical conduction has been reported to date. This PhD project aims at undertaking this experimental challenge.Thanks to a network of collaborations at local (LANEF), national and European level, the PhD student will have access to different material options, including both one- and two-dimensional semiconductor structures. This differentiation will initially help minimizing the risk of material-related failure. In a second phase, the student will focus on the most promising option and attempt to correlate the emergence of Majorana quasiparticles to the required helical conduction regime.
Transfert de spin dans un isolant magnétique

SL-DSM-16-0399

Domaine de recherche : Physique mésoscopique

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Contact :

Laurent VILA

Olivier KLEIN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Laurent VILA

CEA - DSM/INAC/SP2M/NM

0438780355

Directeur de thèse :

Olivier KLEIN

CEA - DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

0438785802

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/Pisp/23/olivier.klein.html

Voir aussi : http://www.spintec.fr/category/research/rf-devices/

Nous proposons de développer des dispositifs analogiques micro-ondes innovants (par exemple des lignes à retard, des filtres, des circulateurs) exploitant la propagation d'ondes de spin dans un grenat d'Yttrium Fer (YIG). En les propageant à l'intérieur du YIG on bénéficie du matériau ayant le paramètre d'amortissement le plus faible connu.

Un premier objectif est d'exploiter les concepts de la magnonique pour améliorer les performances en faisant l'ingénierie du spectre d'ondes de spin se propageant à travers des nano-motifs, en jouant sur l'orientation du champ ou des états magnétiques topologiquement singuliers (vortex, bulles magnétiques, etc ..). Cet objectif capitalise sur nos récents succès en matière de croissance de films minces de YIG de la plus haute qualité, soit par dépôt laser pulsé (PLD) ou par épitaxie en phase liquide (LPE).

Un deuxième objectif est d'exploiter la découverte récente qu'un transfert de spin régénératif pourrait être appliqué au YIG en injectant un courant électrique dans une couche métallique adjacente ayant un fort couplage spin-orbite (SO) qui conduit à l'apparition d'une accumulation de spin et un courant de spin pur de celui-ci. Nous avons démontré qu'il est possible de régler électroniquement l'amortissement magnétique (c-à-d diminuer / augmenter sa largeur de raie) sur des nano-disques de YIG (structure 0D). Nous aimerions maintenant étendre ce concept à une ligne de propagation en YIG (structure 1D).
Visualisation de la supraconductivité hors-équilibre

SL-DSM-16-0392

Domaine de recherche : Physique mésoscopique

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS)

Laboratoire de Transport Electronique Quantique et Supraconductivité (LATEQS)

Grenoble

Contact :

Claude CHAPELIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Claude CHAPELIER

CEA - DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

0438783905

Directeur de thèse :

Claude CHAPELIER

CEA - DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

0438783905

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/vincent.renard/GroupSite/

Voir aussi : http://inac.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=208

Voir aussi : http://www.iram-institute.org/EN/content-page-8-1-8-0-0-0.html

Les supraconducteurs de forte résistivité à l’état normal, tel que le nitrure de Titane (TiN), sont des matériaux idéaux pour les détecteurs de photons à inductance cinétique et les amplificateurs paramétriques supraconducteurs. Cependant, cette grande résistivité tend à localiser les électrons au détriment de la supraconductivité. Cette compétition conduit à une transition entre un état supraconducteur et un état isolant. Il a été montré qu’à l’approche de cette transition, l’état supraconducteur devient intrinsèquement inhomogène. Cette inhomogénéité électronique influence nécessairement la dynamique des quasi-particules. En effet, la réponse électrodynamique des supraconducteurs fortement désordonnés est d’autant plus altérée que le désordre est important. Qualitativement, ces observations peuvent s’expliquer par un modèle où les quasi-particules sont piégées dans des régions où le paramètre d’ordre est plus faible et qui sont intrinsèquement présentes dans ces matériaux.



Le but du projet est de tester ce modèle en visualisant les inhomogénéités supraconductrices d’un nanofil de TiN à l’aide d’un microscope à effet tunnel (STM) fonctionnant à 50 mK et en enregistrant simultanément le courant critique du nanofil en fonction de la position de la pointe du STM. On pourra ainsi remonter à l’efficacité locale de la brisure des paires de Cooper par l’injection de quasi-particules à différentes énergies. Les expériences se feront aussi sous champ magnétique, à proximité d’un cœur de vortex (tube de flux quantique qui traverse le supraconducteur) afin de comprendre la compétition entre le piégeage des quasi-particules dans le vortex et les processus de recombinaison en paires de Cooper. Ce travail est une collaboration entre les laboratoires CEA-INAC et l’IRAM. Pendant le stage de master, l’étudiant(e) se familiarisera aux techniques de croissance du TiN par pulvérisation cathodique et caractérisera ses propriétés supraconductrices par spectroscopie tunnel (STM) à basse température. Pendant la thèse qui suivra, il (elle) fabriquera les nanofils en salle blanche par lithographie électronique et gravure puis en fera la spectroscopie hors-équilibre par STM à 50 mK.

Effet des interactions sur les propriétés topologiques de jonctions Josephson multiterminales

SL-DSM-16-0253

Domaine de recherche : Physique théorique

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS)

Groupe Théorie

Grenoble

Contact :

Manuel HOUZET

Julia MEYER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2016

Contact :

Manuel HOUZET

CEA - DSM/INAC/SPSMS/GT

04.38.78.90.44

Directeur de thèse :

Julia MEYER

Université Joseph Fourier - Grenoble - DSM/INAC/SPSMS/GT

04.38.78.31.46

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/manuel.houzet

Il y a actuellement un fort effort de recherche pour réaliser des nouvelles phases de la matière qui admettent des états topologiquement protégés à leurs bords. Une voie prometteuse consiste à combiner des matériaux conventionnels dans des hétérostructures appropriées. Des jonctions Josephson multiterminales formées entre des supraconducteurs conventionnels peuvent être elles-mêmes considérées comme des matériaux topologiques. Par exemple, des jonctions à 4 terminaux peuvent admettre des états liés topologiquement protégés à énergie nulle et qui réalisent ce qu’on appelle des singularités de Weyl. Leur existence peut être révélée grâce à une transconductance quantifiée, comme dans l'effet Hall quantique, mais en absence de champ magnétique. Le but du projet sera d'explorer cette idée récente en étudiant d'un point de vue théorique la robustesse de cette prédiction en présence de répulsion Coulombienne à l’intérieur de la jonction. En particulier, le destin des singularités de Weyl sera analysé dans un modèle concret d’îlot quantique pour la jonction.
Supraconductivité hélicale et l’effet Josephson anomal

SL-DSM-16-0265

Domaine de recherche : Physique théorique

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS)

Groupe Théorie

Grenoble

Contact :

Julia MEYER

Manuel HOUZET

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Julia MEYER

Université Joseph Fourier - Grenoble - DSM/INAC/SPSMS/GT

04.38.78.31.46

Directeur de thèse :

Manuel HOUZET

CEA - DSM/INAC/SPSMS/GT

04.38.78.90.44

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/julia.meyer/

Voir aussi : http://inac.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=501

Le couplage spin-orbite attire beaucoup d’intérêt en raison de son importance pour la spintronique, ainsi que pour son rôle dans la réalisation de phases topologiques comme la supraconductivité topologique. L'objectif de cette thèse en physique théorique est d'étudier le couplage spin-orbite dans de nouveaux matériaux tels que des monocouches de dichalcogénures avec des métaux de transition. Il s’agit de systèmes bidimensionnels similaires au graphène, mais avec deux atomes différents par maille cristalline et ayant un fort couplage spin-orbite qui n’est pas de type Rashba. On s’intéressera à la supraconductivité qui est intrinsèque dans certains composés ou qui peut être induite grâce à l’effet de proximité dans les autres. Spécifiquement, on examinera les propriétés supraconductrices des matériaux (supraconductivité hélicale) et des jonctions Josephson (effet Josephson anormal) qui contiennent des informations sur la nature et l’amplitude du couplage spin-orbite. Un des objectifs sera d’identifier sous quelles conditions des phases topologiques peuvent être réalisées et comment les sonder.
Théorie de la manipulation ultra-rapide d’états quantiques corrélés en nanoélectronique

SL-DSM-16-0679

Domaine de recherche : Physique théorique

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS)

Groupe Théorie

Grenoble

Contact :

Christoph GROTH

Xavier WAINTAL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Christoph GROTH

CEA - DSM/INAC/SPSMS

04 38 78 33 81

Directeur de thèse :

Xavier WAINTAL

CEA - DSM/INAC/SPSMS/GT

0438780327

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/xavier.waintal/

Voir aussi : http://inac.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=501

This PhD project lies at the intersection of two fields: many-body quantum physics, and quantum nanoelectronics.



The former field studies correlations between particles in interacting systems. This remains one of the major challenges of contemporary theoretical physics, with applications ranging from the calculation of the proton mass to high-temperature superconductivity. To help addressing related problems, our group has developed new quantum Monte-Carlo techniques that closely follow the calculations that are usually performed analytically.



The latter field, quantum nanoelectronics, serves as a natural test-bed for engineering various exotic quasi-particles (for instance the so-called Majorana fermions – particles that are their own anti-particles). Here again, our group has developed numerical tools to study and design such quantum systems (http://kwant-project.org/).



During this PhD project, we will focus on the new physics that emerges when nanoelectronics devices are manipulated with ultra-fast pulses (at frequencies in the GHz to THz range). When the driving frequencies become large, correlations become important and new physics appears – a bit like in particle accelerators where accessing new energies unlocks new elementary particles such as the Higgs boson. Experimentally, this physics is now reaching the labs and could provide new paradigms for quantum computation. The research work will involve theoretical / formalism aspects (out-of-equilibrium Feynman diagrams), numerics (using modern approaches based on Python) and the modeling of concrete physical systems (including semi-conductors and/or superconductors).

Implications de ZBTB2 dans le processus de leucémogenèse

SL-DSM-16-0644

Domaine de recherche : Toxicologie

Laboratoire d'accueil :

Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB)

Laboratoire Lésions des Acides Nucléiques (LAN)

Grenoble

Contact :

Jean-Luc RAVANAT

Jean BRETON

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2016

Contact :

Jean-Luc RAVANAT

CEA - DSM/INAC/SCIB/LAN

0438784797

Directeur de thèse :

Jean BRETON

Université Joseph Fourier - UFR de Pharmacie - DSM/INAC/SCIB/LAN - Laboratoire Lésions des Acides Nucléiques

04-38-78-56-01

Le gène et la protéine ZBTB2 sont impliqués dans le processus d'oncogenèse mais ont pour l'instant été peu étudiés. Le sujet de thèse consistera à éclaircir ce rôle, notamment dans la survenue d'hémopathies malignes (leucémies). A l'aide de modèles cellulaires, nous étudierons les interactions entre ZBTB2, ses régulateurs, ses effecteurs et les agents génotoxiques que sont les rayonnements ionisants et les agents alkylants. Via l'analyse d'échantillons cliniques, nous chercherons également à comprendre dans quels types d'hémopathies la "voie ZBTB2" est la plus touchée. Les principales approches utilisées seront : biologie moléculaire et cellulaire, analyses épigénétiques, toxicologie, biochimie de l'ADN et des protéines, chimie analytique.

 

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