Description du sujet de thèse
Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Sujets de thèse
MÉCANISMES LIMITANT LA CONDUCTIVITÉ THERMIQUE DANS LES OXYDES DE TERRES RARES
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Comprendre les paramètres qui déterminent l'amplitude de la conductivité thermique (k) dans les solides présente un intérêt à la fois fondamental et technologique. k est sensible à toutes les quasi-particules transportant de l'énergie, et en particulier aux phonons,vibrations collectives des atomes dans les cristaux. Cependant, les mesures de k ont également permis d'identifier des porteurs de chaleur plus exotiques, comme les spinons dans la chaîne ntiferromagnétique de Heisenberg. En termes d'applications, les propriétés thermiques des solides sont au coeur d'enjeux sociaux et environnementaux majeurs. La nécessité, par exemple, de disposer de dispositifs thermoélectriques et de barrières thermiques efficaces pour économiser l'énergie a ainsi motivé la recherche de barrières thermiques présentant une k faible. Toute une série de stratégies ont été proposées pour réduire la vitesse des phonons et/ou leur libre parcours
moyen : utilisation de liaisons interatomiques faibles, forte anharmonicité, nanoconception, structures cristallines complexes ou partiellement désordonnées, etc...Cependant, un autre concept prometteur pour réduire davantage le libre
parcours moyen des phonons est basé sur un autre mécanisme, le couplage magnéto-élastique.
Ce concept est né récemment de l'observation d'un couplage spin-phonon dans différents oxydes de terres-rares. Les excitations magnétiques impliquées dans le couplage magnéto-élastique à l'oeuvre dans ces composés ne sont pas des magnons classiques, mais des excitations de champ cristallin (CEF) à faible énergie. Comme ces dernières sont des excitations électroniques locales, elles ne se dispersent pas et ne peuvent donc pas être associées à des quasi-particules se propageant. En d'autres termes, elles ne sont pas des vecteurs de chaleur potentiels et ne contribuent donc pas à k. Cependant, elles peuvent réduire considérablement la durée de vie des phonons par l'intermédiaire d'un nouveau mécanisme de diffusion.
L'objectif de cette thèse de doctorat est donc d'étudier, tant sur le plan expérimental que théorique, le couplage magnéto-élastique et son impact sur la conductivité thermique. Les systèmes étudiés seront (sans s'y limiter) les pérovskites de Tb et comprendront des compositions à haute entropie ou à stabilisées par entropie, présentant une conductivité thermique très faible.
Université / école doctorale
Physique en Île-de-France (EDPIF)
Paris-Saclay
Localisation du sujet de thèse
Site
Saclay
Critères candidat
Formation recommandée
master 2
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
DAMAY-ROWE Françoise < email deleted for security reasons >
CNRS-UMR 12
LLB - Laboratoire de Diffusion Neutronique
LLB, CEA-CNRS UMR12
91191 Gif sur Yvette
01 69 08 49 54
Tuteur / Responsable de thèse
DAMAY-ROWE Françoise < email deleted for security reasons >
CNRS-UMR 12
LLB - Laboratoire de Diffusion Neutronique
LLB, CEA-CNRS UMR12
91191 Gif sur Yvette
01 69 08 49 54
En savoir plus
https://iramis.cea.fr/llb/nfmq/pisp/francoise-damay/
https://iramis.cea.fr/llb/nfmq/
Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Sujets de thèse
MÉCANISMES LIMITANT LA CONDUCTIVITÉ THERMIQUE DANS LES OXYDES DE TERRES RARES
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Comprendre les paramètres qui déterminent l'amplitude de la conductivité thermique (k) dans les solides présente un intérêt à la fois fondamental et technologique. k est sensible à toutes les quasi-particules transportant de l'énergie, et en particulier aux phonons,vibrations collectives des atomes dans les cristaux. Cependant, les mesures de k ont également permis d'identifier des porteurs de chaleur plus exotiques, comme les spinons dans la chaîne ntiferromagnétique de Heisenberg. En termes d'applications, les propriétés thermiques des solides sont au coeur d'enjeux sociaux et environnementaux majeurs. La nécessité, par exemple, de disposer de dispositifs thermoélectriques et de barrières thermiques efficaces pour économiser l'énergie a ainsi motivé la recherche de barrières thermiques présentant une k faible. Toute une série de stratégies ont été proposées pour réduire la vitesse des phonons et/ou leur libre parcours
moyen : utilisation de liaisons interatomiques faibles, forte anharmonicité, nanoconception, structures cristallines complexes ou partiellement désordonnées, etc...Cependant, un autre concept prometteur pour réduire davantage le libre
parcours moyen des phonons est basé sur un autre mécanisme, le couplage magnéto-élastique.
Ce concept est né récemment de l'observation d'un couplage spin-phonon dans différents oxydes de terres-rares. Les excitations magnétiques impliquées dans le couplage magnéto-élastique à l'oeuvre dans ces composés ne sont pas des magnons classiques, mais des excitations de champ cristallin (CEF) à faible énergie. Comme ces dernières sont des excitations électroniques locales, elles ne se dispersent pas et ne peuvent donc pas être associées à des quasi-particules se propageant. En d'autres termes, elles ne sont pas des vecteurs de chaleur potentiels et ne contribuent donc pas à k. Cependant, elles peuvent réduire considérablement la durée de vie des phonons par l'intermédiaire d'un nouveau mécanisme de diffusion.
L'objectif de cette thèse de doctorat est donc d'étudier, tant sur le plan expérimental que théorique, le couplage magnéto-élastique et son impact sur la conductivité thermique. Les systèmes étudiés seront (sans s'y limiter) les pérovskites de Tb et comprendront des compositions à haute entropie ou à stabilisées par entropie, présentant une conductivité thermique très faible.
Université / école doctorale
Physique en Île-de-France (EDPIF)
Paris-Saclay
Localisation du sujet de thèse
Site
Saclay
Critères candidat
Formation recommandée
master 2
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
DAMAY-ROWE Françoise < email deleted for security reasons >
CNRS-UMR 12
LLB - Laboratoire de Diffusion Neutronique
LLB, CEA-CNRS UMR12
91191 Gif sur Yvette
01 69 08 49 54
Tuteur / Responsable de thèse
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LLB - Laboratoire de Diffusion Neutronique
LLB, CEA-CNRS UMR12
91191 Gif sur Yvette
01 69 08 49 54
En savoir plus
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https://iramis.cea.fr/llb/nfmq/
