Laboratoire Léon Brillouin

UMR12 CEA-CNRS, Bât. 563 CEA Saclay

91191 Gif sur Yvette Cedex, France

+33-169085241 llb-sec@cea.fr

BD diffusons les neutrons

9 sujets IRAMIS/LLB

Dernière mise à jour : 22-01-2022


• Biophysique moléculaire

• Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux

• Physique du solide, surfaces et interfaces

• Physique mésoscopique

 

Polymérisation et diffusion de l'hémoglobine S dans différents mélanges HbYxHbS(1-x) avec Y=At, A0, F, relation avec la drépanocytrose

SL-DRF-22-0446

Domaine de recherche : Biophysique moléculaire
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe Biologie et Systèmes Désordonnés

Saclay

Contact :

Stéphane Longeville

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Stéphane Longeville
CEA - DRF

01 69 08 75 30

Directeur de thèse :

Stéphane Longeville
CEA - DRF

01 69 08 75 30

Page perso : https://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=longevil

Labo : https://www-llb.cea.fr/MMB/

La drépanocytose est un trouble génétique du sang, induisant des anémies falciformes. Il résulte d'une polymérisation de l'hémoglobine, la protéine transportant l'oxygène présente dans les globules rouges (GR), qui entraîne une déformation des cellules souples en forme de faucille rigide sous certaines circonstances. Parce que les cellules déformées induites par la polymérisation vont obstruer les capillaires sanguin, cela induit une augmentation de la pression artérielle et finalement dégénérescence des différents organes.



Les traitements pharmacologiques de la drépanocytose comprennent l'hydroxyurée, une molécule qui favorise la synthèse de l'hémoglobine fœtale (HbF) qui conduit à un mélange d'hémoglobine HbFxHbS(1-x) dans le sang, l'HbF inhibant partiellement la polymérisation de l'HbS. La thérapie génique est également utilisée pour le traitement de cette maladie en stimulant la production d’hémoglobine thérapeutique (HbAt), ou d'hémoglobine normale (HbA0).



En collaboration avec le Service de Maladies génétiques du globule rouge à Henri-Mondor, nous proposons d’étudier l'effet de l'ajout de différents types d'hémoglobine sur le processus de polymérisation ainsi que la cinétique de capture de l’oxygène au niveau du GR. Cette étude modèle est directement liée aux traitements développés pour guérir cette maladie et a pour but d’essayer de mieux comprendre l’effet des traitements d’un point de vue moléculaire.
Utilisation d’AlphaFold-Multimer, de simulations de dynamique moléculaire et d’approches expérimentales pour évaluer la contribution du confinement et de l’encombrement cellulaire sur le repliement d’un amyloïde fonctionnel

SL-DRF-22-0443

Domaine de recherche : Biophysique moléculaire
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe de Diffusion Neutron Petits Angles

Saclay

Contact :

Véronique ARLUISON

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Véronique ARLUISON
Université de Paris - DRF/IRAMIS/LLB/GBSD

01 69 08 32 82

Directeur de thèse :

Véronique ARLUISON
Université de Paris - DRF/IRAMIS/LLB/GBSD

01 69 08 32 82

Page perso : https://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=varluiso

Labo : https://iramis.cea.fr/llb/mmb/

Le programme AlphaFold est capable de prédire, à partir seulement de leurs séquences, la structure des protéines avec une précision proche des méthodes expérimentales. Récemment, une version spécifiquement dédiée à la prédiction de la structure de complexes protéiques a été développée sous le nom de AlphaFold-Multimer. Des résultats préliminaires montrent que AlphaFold-Multimer est capable de prédire la structure attendue d’un complexe dans environ 2 tiers des cas.



Dans le cadre de cette thèse, nous voulons évaluer la capacité d’AlphaFold-Multimer à prédire la structure de peptides amyloïdes et si les modèles qu’il propose peuvent être le point de départ pour comprendre les mécanismes d’agrégation des peptides amyloïdes. Précisément nous souhaitons appliquer cette analyse à un modèle d’amyloïde fonctionnel bactérien.



Dans une seconde partie de la thèse, nous souhaitons étudier l'influence que peuvent avoir des agents d'encombrement afin d’évaluer l’effet de l’encombrement cellulaire sur le processus d’agrégation amyloïde. La prédiction des structures des complexes peptidiques par AlphaFold-Multimer serviront de points départs pour des simulations de dynamique moléculaires en présence d’agents d’encombrement à différentes concentrations. Cette analyse sera menée parallèlement au niveau expérimental afin de confronter les résultats de modélisation aux résultats expérimentaux.
Stockage d'énergie mécanique dans des matériaux mesoporeux hydrophobes

SL-DRF-22-0747

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

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe de Diffusion Neutron Petits Angles

Saclay

Contact :

Christiane Alba-Simionesco

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Christiane Alba-Simionesco
CNRS - DSM/IRAMIS/LLB

0169085241

Directeur de thèse :

Christiane Alba-Simionesco
CNRS - DSM/IRAMIS/LLB

0169085241

Page perso : https://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=calba

Labo : https://www-llb.cea.fr/MMB/

Il s’agit d’étudier les processus d’intrusion et d’extrusion d’eau ou de solutions salines dans des matériaux nanoporeux hydrophobes et mettre à profit ces matériaux pour le stockage d’énergie mécanique. L’énergie est stockée par intrusion forcée d’un liquide non mouillant sous pression dans un matériau nanoporeux puis restituée par expulsion du liquide. On peut ainsi convertir de l’énergie hydraulique en énergie interfaciale de manière directe et réversible. La quantité de chaleur échangée dépendra de la taille des pores et de la nature chimique de la surface. Nous avons récemment observé qu’à cette description thermodynamique s’ajoute des propriétés singulières du fluide confiné qui constitue un paramètre de travail supplémentaire.



L’objectif de cette thèse serait donc de définir des systèmes pour lesquels on observe un transfert de chaleur rapide (100 secondes à heures) avec une densité de puissance élevée. Il faudra comprendre les mécanismes impliqués dans les processus d’intrusion et d’extrusion à l’échelle nanométrique où les détails moléculaires deviennent importants et optimiser des techniques de fabrication en tenant compte des divers paramètres de contrôle (fluide, poreux, T et P). Parce qu’aujourd’hui pouvoir stocker et transporter l’énergie de manière compacte à bas coût est un enjeu majeur pour notre économie, ces matériaux nanoporeux sont des dispositifs assez prometteurs avec des énergies de l’ordre de 10KJ/Kg et de puissance autour de 100KW/Kg.



Il existe déjà plusieurs études dans la littérature, cependant peu se concentrent sur les aspects thermodynamiques et la quantité d'énergie produite/stockée; il s'agit donc ici de quantifier cette énergie, d'établir un diagnostic sur l'efficacité de la méthode et déterminer les situations d'utilisations les plus pertinentes. Ce procédé de stockage d'énergie mécanique sera comparé à d'autres dispositifs existants (supercondensateurs, batteries par exemple), en insistant sur sa densité de puissance élevée dans des conditions d'utilisation plus simples : synthèse et accessibilité des matériaux sans élément critique, grande stabilité chimique, résistance sous pression, reproductibilité et endurance au cyclage. Ces derniers aspects et leurs verrous seront évalués et développés en particulier avec l'équipes du laboratoire dédié à l'évaluation et à l'optimisation des solutions de stockage stationnaire pour les applications EnR du LITEN (LITEN/DTS/SIRE/L2SA) basé sur le site de l'INES au Bourget du Lac.
Boucles de courants dans les cuprates

SL-DRF-22-0336

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe 3 Axes (G3A)

Saclay

Contact :

Philippe Bourges

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2022

Contact :

Philippe Bourges
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/G3A

0169086831

Directeur de thèse :

Philippe Bourges
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/G3A

0169086831

Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/113/philippe.bourges.html

Labo : https://www-llb.cea.fr/NFMQ/

Depuis une dizaine d'années, plusieurs techniques expérimentales ont fourni des preuves irréfutables en faveur d'un état de la matière nouveau à l’intérieur de la maille élémentaire dans l'état de pseudo-gap des supraconducteurs à haute température critique à base de cuivre (cuprates) et des iridates, et plus récemment dans les cuprates échelles à montants [1]. Cet état brise les symétries d'inversion et de renversement du temps, mais préserve l'invariance par translation du réseau. Toutes ces observations expérimentales semblent être la signature d'un état magnéto-électrique, qui a la forme d'un ordre de boucles courants microscopiques [2] ou d'un ordre quadripolaire [3]. Les boucles de courants sont liés à des moments toroïdaux (ou anapoles), similaires à ceux discutés dans différents composés multiferroïques. Récemment, en utilisant des techniques de diffraction de neutrons polarisés, nous avons révélé de nouvelles corrélations magnétiques qui permettent de doubler ou de quadrupler la maille élémentaire magnétique [4]. Les moments magnétiques sont principalement orientés perpendiculairement aux couches de CuO2, comme prévu pour les boucles de courants. Ce nouveau magnétisme, associé au magnétisme précédemment rapporté, produit une texture magnétique cachée.



Afin de mieux comprendre la nature intrinsèque de ce magnétisme exotique, nous proposons d'utiliser la technique de diffraction des rayons X résonnants polarisés (RXD). L'analyse de la polarisation est un outil puissant car elle permet une identification sélective des termes anapole et quadrupôle. En effet, bien qu'associés à des ordres multipolaires, les boucles de courants et l'état quadrupolaire impliquent des distributions électroniques et des origines microscopiques très distinctes. Alors qu'une boucle de courant est délocalisée sur plusieurs atomes, un quadrupôle est seulement localisé sur le cuivre [3]. En plus des mesures RXD, la diffraction des neutrons polarisés sera utilisée pour étudier le diagramme de phase de plusieurs matériaux d'oxydes de cuivre qui incluent des supraconducteurs à haute température (YBa2Cu3O7-d, HgBa2CuO4+d, (Sr,Ca)14Cu24O41,CuO, etc). Les expériences RXD seront principalement menées sur la ligne de faisceau I16 de la Diamond Light Source (Royaume-Uni) et sur la ligne de faisceau XMaS de l'ESRF. La diffraction des neutrons à l'Institut Laue Langevin (ILL) Grenoble.



Pour réaliser ce programme de recherche, nous proposons un programme de doctorat au Laboratoire Léon Brillouin (LLB-Saclay) en étroite collaboration avec le Laboratoire de la Physique du Solide (LPS-Orsay), tous deux localisés à l'Université Paris-Saclay.



References

[1] P. Bourges, D. Bounoua, Y. Sidis, C. R. Phys. 22, 1–25 https://doi.org/10.5802/crphys.84 (2021).

[2] C. Varma, Phys. Rev. B 73, 155113 (2006); M. S. Scheurer and S. Sachdev, Phys. Rev. B 98, 235126 (2018). S. Sarkar et al., Phys. Rev. B 100, 214519 (2019).

[3] M. Fechner et al., Phys. Rev. B 93, 174419 (2016); S. W. Lovesey and D. D. Khalyavin, J. Phys. Condens. Matter 29, 215603 (2017).

[4] D. Bounoua et al, preprint, https://arxiv.org/abs/2111.00525
Conduction de la chaleur et effet Hall thermique dans les oxydes

SL-DRF-22-0424

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe 3 Axes (G3A)

Saclay

Contact :

SYLVAIN PETIT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

SYLVAIN PETIT
CEA - DRF/IRAMIS/LLB

01 69 08 60 39

Directeur de thèse :

SYLVAIN PETIT
CEA - DRF/IRAMIS/LLB

01 69 08 60 39

Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/sylvain.petit/

Labo : https://iramis.cea.fr/llb/NFMQ/

Comprendre la conductivité thermique dans un réseau cristallin constitue un des défis de la physique de la matière condensée et une des clés pour concevoir des dispositifs thermoélectriques ou des barrières thermiques. Si les vibrations du réseau, les phonons, contribuent principalement au flux de chaleur dans les isolants, les aimants présentent un degré de complexité supplémentaire puisque les excitations magnétiques peuvent également contribuer de manière significative au transfert de chaleur. Plus fascinant encore, alors que la chaleur circule généralement dans la même direction que le gradient de température, en présence d'un champ magnétique, la chaleur peut également circuler dans la direction transversale. Ce phénomène est connu sous le nom d'effet Hall thermique.



Cependant, la question reste ouverte de savoir si l'existence d'une telle conductivité thermique transversale est un effet purement magnétique ou résulte de l'interaction entre les degrés de liberté magnétiques et ceux du réseau. L'objectif du projet est d'apporter des réponses à cette question. Il s'appuiera sur des études approfondies des propriétés thermiques, notamment la chaleur spécifique, la conduction thermique, l'effet Hall thermique, dans une série d'oxydes. L'atout et l'originalité du projet seront de combiner ces mesures avec des expériences approfondies de diffusion inélastique de neutrons, en fonction de la température et du champ magnétique, pour identifier la dispersion des porteurs de chaleur, des excitations phononiques et magnétiques.
Mauvais métal et phonons mous dans les composés para-électriques quantiques

SL-DRF-22-0335

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe 3 Axes (G3A)

Saclay

Contact :

Philippe Bourges

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2021

Contact :

Philippe Bourges
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/G3A

0169086831

Directeur de thèse :

Philippe Bourges
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/G3A

0169086831

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/113/philippe.bourges.html

Labo : http://www-llb.cea.fr/NFMQ/

Voir aussi : https://www.lpem.espci.fr/spip.php?article72

Le composé SrTiO3 dopé est un mauvais métal où la résistivité ne sature pas à haute température quand le libre parcours moyen devient de l’ordre de la distance interatomique. Nos mesures préliminaires de diffusion de neutrons montrent que la proximité de la phase ferroélectrique, correspondant à un état para-électrique quantique, joue un rôle essentiel dans l’augmentation de la masse des porteurs (C. Collignon, Ph. Bourges, B. Fauqué et K. Behnia, Phys. Rev. X 10, 031025 (2020)). D’autre part, la proximité de cette instabilité structurale (associée à un phonon mou dont l’énergie diminue anormalement quand on refroidit) favoriserait la supraconductivité dans SrTiO3 à faible dopage bien que ces deux types d’ordre n’aient a priori rien en commun.



Motivés par ces travaux, nous proposons un sujet de thèse qui s’intéressera à l’étude de l’effet du dopage électronique dans des systèmes para-électriques quantiques. On s’intéressera à l’évolution de la structure électronique (par des mesures de transports électrique et thermoélectrique) et en parallèle à la structure cristalline ainsi qu’à la dynamique associée (spectre des phonons par des mesures de diffusion de neutrons). L’étude s’intéressera dans un premier temps au cas du composé SrTiO3 dopé (La, Nb, réduction en oxygène) puis aux composés KTaO3 et PbTe dopés. L’ensemble de ces travaux permettront de comprendre la nature des nouveaux états électronique de la matière qui apparaissent dans les matériaux para-électriques quantiques dopés.
Nano confinement de fluides en milieux hydrophobes pour la formation de clathrates et le stockage d’énergie.

SL-DRF-22-0422

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe de Diffusion Neutron Petits Angles

Saclay

Contact :

Christiane Alba-Simionesco

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Christiane Alba-Simionesco
CNRS - DSM/IRAMIS/LLB

0169085241

Directeur de thèse :

Christiane Alba-Simionesco
CNRS - DSM/IRAMIS/LLB

0169085241

Page perso : https://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=calba

Labo : https://iramis.cea.fr/LLB/MMB

Contexte :

L’intrusion d’un liquide non mouillant dans un pore, tel que l’eau dans les pores à surfaces hydrophobes, nécessite l’application d’une pression externe produite par le liquide lui-même. Dès que la pression externe est égale à la pression capillaire définie par la loi Laplace-Washburn, P=2 Gamma (cos Phi) / R, (où Gamma est la tension superficielle vapeur-liquide, R le rayon des pores (1-10nm) et Phi l’angle de contact solide-liquide), le liquide peut alors couler dans le pore. La pression d’intrusion peut être déterminée par plusieurs méthodes, généralement volumétriques et/ou calorimétriques ; le processus est connu comme principalement endothermique et l’énergie absorbée correspond à l’énergie interfaciale solide (parois poreuses) -liquide (eau). si on poursuit la compression, on pourrait augmenter légèrement la quantité d’eau dans les pores, mais cela dépend des propriétés de l’eau confinée comme sa densité locale et sa mobilité dans de telles conditions, ce qui reste totalement inconnu. Lorsque la pression du système diminue, on observe un autre processus, l’extrusion ou transition de séchage. L’eau est expulsée du pore avec un dégagement total ou partiel de chaleur à une pression (P_extrusion) égale ou inférieure à la P_intrusion; l’hystérésis entre les deux pressions dépend des propriétés du matériau et, dans certains cas, aucune extrusion ne peut être observée lors du retour à la pression atmosphérique, la chaleur semble rester absorbée. Cependant, dans ce dernier cas, il reflète simplement la dynamique logarithmique lente du processus, et après plusieurs heures ou jours, le pore est à nouveau vide.



De nombreuses expériences ont déjà été réalisées pour mesurer l’énergie échangée lors des processus de compression/décompression en utilisant divers matériaux capables de restaurer, de dissiper ou d’absorber l’énergie mécanique fournie. Parmi eux, on peut citer des zéolites, MOF, ou gels de silice. Divers paramètres du matériau poreux ont été considérés (cavités ou canaux, dimensionnalité, rugosité ou flexibilité de la surface), parfois contradictoires, soulignant les écarts importants dans l’utilisation de la loi Laplace pour les effets d’intrusion et de cavitation inattendue pour l’extrusion. Ainsi, il reste difficile de rationaliser les phénomènes basés sur des modèles macroscopiques, et une raison possible semble provenir de la méconnaissance des propriétés spécifiques de l’eau lorsqu’elle est confinée dans de telles conditions. Une meilleure compréhension de la thermodynamique et de la cinétique des mécanismes impliqués à l’échelle nanométrique, de l’énergie échangée, de la stabilité, des propriétés thermodynamiques et structurales des phases confinées pourrait devenir discriminante pour des applications spécifiques et en simplifier l’utilisation pratique. Par ailleurs, une conséquence importante du confinement de l’eau dans des conditions hydrophobes est la possibilité de promouvoir la solubilité des fluides non polaires. Dans des conditions standard, la solubilité des composés non polaires dans l’eau est limitée par sa constante diélectrique très élevée, qui reflète la façon dont son réseau de liaisons hydrogène est organisé à l’échelle moléculaire. Le confinement hydrophobe modifie fortement ce réseau de liaisons hydrogènes de l’eau, affecte sa polarité et rend la solubilité de composés tels que le CH4 ou le CO2 plus praticable. Par conséquent, les propriétés de solvant de l’eau deviennent ajustables en fonction du diamètre poreux et des interactions de surface. L’amélioration des mécanismes de dissolution sous pression pourrait devenir avantageuse par exemple pour le stockage de CH4 ou de CO2.



Les effets de taille finie engendrées par le confinement sont connus pour décaler les transitions de phase du premier ordre. Comme pour la fusion, lorsqu’il est confiné, la ligne d’équilibre d’hydrate de méthane se déplace vers une température plus basse ou une pression plus élevée par rapport à celle dans l’eau pure, et peut même supprimée dans des petites tailles de pores (2-3 nm) selon les auteurs et les matériaux. Cependant, ici aussi, aucune étude systématique n’a été réalisée sur les transitions de phase et la stabilité de l’hydrate à diverses pressions et températures; on peut s’attendre à ce que la formation d’hydrate soit favorisée, même amplifiée par rapport aux conditions standard. En outre, le principal avantage de ces expériences concerne son impact sur la cinétique lente de la nucléation et de la croissance des hydrates de gaz dans l’eau en volume; il s’agit d’une limitation majeure de leur formation en raison de la très lente dissolution et diffusion du gaz inséré. En imposant une surface solide de confinement, nous pouvons améliorer la zone de contact eau / molécule et accélérer la cinétique. De plus, la présence d’une couche ou de cavités pauvres en eau dans des conditions hydrophobes devrait contribuer à cette amélioration.







Objectifs:

Les objectifs de cette thèse sont doubles : i- distinguer une production d’énergie mécanique, endothermique ou exothermique, lors du processus d’intrusion de l’eau dans des matériaux nanoporeux d’hydrophobicité ajustable à partir de la connaissance des propriétés d’eau confinée ; ii- agir sur le facteur bloquant de l’utilisation des hydrates en accélérant leur cinétique de nucléation/croissance grâce au contact accru entre le gaz hôte et l’eau, puis explorer les transitions de phase des hydrates et leur stabilité lorsqu’ils sont confinés dans les mêmes conditions jusqu’à la pression atmosphérique dans des conditions raisonnables de manipulation. Alors que le point i- a un impact important sur l’activité de l’eau, son rôle dans la catalyse et la compréhension du stockage de l’énergie mécanique obtenue par intrusion, le point ii- devrait apporter de nouvelles voies pour le stockage du gaz et les applications de séparation.

Méthodes expérimentales :

Greffage de surface, caractérisation de matériaux poreux par adsorption de gaz et SAXS, calorimétrie sous haute pression, combinaison de spectroscopie Raman et diffraction de neutrons.
Nouveaux grenats magnétocaloriques

SL-DRF-22-0379

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe Diffraction Poudres (GDP)

Saclay

Contact :

Françoise DAMAY-ROWE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Françoise DAMAY-ROWE
CNRS-UMR 12 - LLB - Laboratoire de Diffusion Neutronique

01 69 08 49 54

Directeur de thèse :

Françoise DAMAY-ROWE
CNRS-UMR 12 - LLB - Laboratoire de Diffusion Neutronique

01 69 08 49 54

Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/francoise.damay/

Labo : https://iramis.cea.fr/llb/NFMQ/

Afin de remplacer l'hélium liquide de plus en plus rare, il est devenu indispensables de rechercher des réfrigérants alternatifs, pour, par exemple, refroidir les aimants supraconducteurs utilisés dans l'imagerie par résonance médicale. Les matériaux magnéto-caloriques, avec leur pouvoir de refroidissement entropique lorsqu'ils sont soumis à un champ magnétique, constituent une telle solution de remplacement. Les grenats à base de gadolinium développés récemment présentent des effets magnéto-caloriques parmi les plus importants ; cependant, le pouvoir de refroidissement de ces matériaux atteint son maximum en dessous de 2 K, température trop faible pour de nombreuses applications de l'hélium liquide.



L'objectif de ce projet de thèse est de trouver de nouveaux grenats de terres rares avec de meilleures performances magnéto-caloriques, par des substitutions adéquates sur les trois sites cationiques disponibles de la structure du grenat. L'originalité du projet est l'étude d'oxydes de grenat à haute entropie pour atteindre cet objectif. L'utilisation des techniques de diffusion neutronique sera un atout essentiel pour corréler les substitutions chimiques avec les changements d'anisotropie magnétique et les états fondamentaux dans un champ magnétique appliqué, pour une compréhension approfondie des paramètres clés contrôlant l'effet magnéto-calorique.
Effet thermoélastique dans les liquides confinés

SL-DRF-22-0241

Domaine de recherche : Physique mésoscopique
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe Diffraction Monocristaux (GDM)

Saclay

Contact :

Laurence NOIREZ

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Laurence NOIREZ
CNRS-UMR 12 - LLB01/Laboratoire de Diffusion Neutronique

01 69 08 63 00

Directeur de thèse :

Laurence NOIREZ
CNRS-UMR 12 - LLB01/Laboratoire de Diffusion Neutronique

01 69 08 63 00

Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/laurence.noirez/

Labo : https://www-llb.cea.fr

En physique, la thermo-élasticité couple la déformation d'un corps élastique (solide) à sa température et vice-versa. C’est une propriété propre aux solides.



Or, nos récents développements expérimentaux ont permis de mettre en évidence que sous déformation à l’échelle submillimétrique, les liquides ordinaires (glycérol par exemple) génèrent des ondes thermiques froides et chaudes modulées par la contrainte appliquée [1]. Les liquides seraient doués de thermoélasticité. Le couplage thermomécanique est la démonstration que le liquide ne dissipe pas l'énergie mécanique, mais peut la convertir en états thermodynamiques locaux. Nous nous proposons d’explorer la réponse thermique de liquides à une déformation mécanique.



La thèse portera donc sur la caractérisation de l’effet thermomécanique des liquides de l’échelle macroscopique à l’échelle nanoscopique. Le liquide sera soumis à une gamme de contraintes et de géométries différentes (lois d’échelle). Nous étudierons en particulier l’influence de la surface en contact avec le liquide (solide/liquide, liquide/liquide), l’impact de dispersions solides dans la réponse thermique. A l’échelle nanoscopique, il sera question d’étudier par diffusion inélastique de rayons X, la dynamique de l’interface solide-liquide (collaboration avec le Synchrotron SOLEIL) et par microscopie (AFM) le potentiel d’interaction correspondant.



Cette recherche fondamentale a des applications potentielles dans le domaine des convertisseurs thermiques, en microfluidique ou en relation avec des applications pour les fluides physiologiques.



1. “Strain-induced violation of temperature uniformity in mesoscale liquids” E. Kume, P. Baroni, L. Noirez, Sci. Rep. 10 13340 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-69404-1

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