Dernière mise à jour : 27-07-2016

16 sujets INAC

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• Physique du solide, surfaces et interfaces

16 réponse(s)

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 :

Frédéric MAZEN

François RIEUTORD

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

Contact :

Frédéric MAZEN

CEA - DRT/DTSI/SSURF/Autre

07 38 78 56 61

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.

 

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