Développement d'une nouvelle approche pour la modélisation structurale des verres : combiner Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) et Dynamique Moléculaire

par Erwan Chesneau

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Thibault Charpentier.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Interfaces : approches interdisciplinaires, fondements, applications et innovation , en partenariat avec NIMBE - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux la Biomédecine et l'Énergie (laboratoire) , Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (equipe de recherche) et de Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est de développer de nouvelles approches pour l'étude de la structure des verres, combinant la résonance magnétique nucléaire du solide et la modélisation atomistique par dynamique moléculaire. Ce travail s'appuiera principalement sur l'utilisation de calculs ab-initio (DFT) de paramètres RMN couplés à des simulations par dynamique moléculaire classiques et ab-initio de structures vitreuses. Ces modélisations seront appliquées pour l'interprétation de données expérimentales de verres silicatés déjà acquises au laboratoire ou qui le seront prendant la thèse, notamment en utilisant les méthodologies multidimensionnelles les plus avancées de la RMN du solide haute-résolution au sein de laboratoire. Ce travail de thèse permettra au candidat d'acquérir des compétences en modélisation atomistique des verres et calculs premiers principes (DFT), mais aussi dans le domaine de la résonance magnétique nucléaire du solide. Cette étude nécessitera principalement un travail numérique et théorique mais très proche de l'expérimentation, avec des applications importantes sur des compositions verrières qui intéressent le CEA et les industriels (verres de stockage des déchets nucléaires), notamment sur la problèmatique d'incorporation d'éléménts de faibles solubilités (éléments de transition, terres rares).

  • Titre traduit

    Combined Nuclear Magnetic Resonance and Molecular Dynamics Study of Silicate glasses structure


  • Résumé

    This project aims at devising new methodologies for the structural study of glasses, combining solid state nuclear magnetic resonance (NMR) and molecular dynamics simulations. This work will mainly rely on the use of first-principles calculations (DFT) of nuclear magnetic resonance parameters combined with classical and ab-initio molecular dynamics simulations of glass structures. Those calculations will be applied to improve the interpretation of experimental data of silicate glasses already acquired in our lab or, if needed, new experimental data using the state-of-the-art of the multidimensional high-resolution NMR techniques will be collected. This work will allow the candidate to develop and improve its skills in important emerging fields of material sciences: solid state NMR spectroscopy, atomistic simulations of glassy materials and use of first-principles calculations. This work will be mainly numerical and theoretical but very close to the experiments (NMR), and applied to glass compositions of interest for the CEA or glass industry (nuclear wastes confinement) focusing on incorporation of low-solubility elements such a rare-earth and transition elements in silicates glasses.