Etude des propriétés dynamiques de cristaux apériodiques

par Geoffroy De Laitre

Projet de thèse en 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Marc de Boissieu et de Roberta Poloni.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble) , en partenariat avec Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (laboratoire) depuis le 01-05-2019 .


  • Résumé

    Les cristaux apériodiques (dont les quasicristaux, qui ont retenu l'attention du public avec l'attribution du prix Nobel de chimie en 2011) sont une classe de matériaux fascinantes, qui sont ordonnés à longue distance mais sans périodicité de réseau. On en trouve dans une très grande variété de systèmes : éléments sous pression, minéraux, intermétalliques, oxydes, supraconducteur haute Tc, composés organiques, protéines etc… L'objectif de la thèse, dans la cadre d'une collaboration Franco-Allemande impliquant six laboratoires, est de fournir une compréhension détaillée de la relation entre l'ordre apériodique à longue distance et les propriétés physiques, en particulier la relation entre les phonons, phasons et propriétés électroniques, un domaine qui est très peu explorés à l'heure actuelle. En effet la coexistence de l'ordre à grande distance et de l'absence de périodicité constitue un nouveau paradigme en physique de la matière condensée. Le travail de thèse consistera plus particulièrement à étudier la dynamique de réseau de cristaux apériodiques dans quelques systèmes représentatifs des différentes classes de cristaux apériodiques. La relation avec les propriétés de transport thermique sera également étudiée. Le travail de thèse impliquera une partie expérimentale sur les grands instruments délivrant des neutrons et rayons x, avec une interprétation à l'aide de simulations à l'échelle atomique. Le travail de thèse se déroulera au laboratoire SIMaP de la COMUE Université Grenoble Alpes et du CNRS, avec une inscription à l'école doctorale IMEP2 de l'UGA. Les expériences sur grands instruments (neutron et rayons x) seront réalisées en Europe et au Japon. Le/la doctorant.e bénéficiera de l'expertise du personnel du SIMaP, mais également du cadre collaboratif du projet avec des interactions en particulier avec des laboratoires à Caen (France), Bayreuth (Allemagne) et Erlangen (Allemagne). Il/alle bénéficiera également du réseau European C-MetAC (www.eucmac.eu) et de collaboration en Europe et au Japon.

  • Titre traduit

    Lattice dynamics of aperiodic crystals


  • Résumé

    Aperiodic crystals (among which quasicrystals received public attention thanks to the 2011 Nobel prize in chemistry) are a fascinating class of materials that are long-range ordered but lack lattice periodicity. They are found in a large variety of systems: single elements under pressure, minerals, intermetallics, oxydes, high-Tc superconductors, organic compounds, proteins etc... The objective of the thesis, within a French-German collaborative work involving six laboratories, is to provide a comprehensive understanding of the relationship between the aperiodic long-range order and physical properties, in particular the interrelation between phonon, phason, and electronic degrees of freedom, a domain that is largely unexplored. Indeed the combination of long range order with the absence of lattice translation is a new paradigm in solid state physics. The PhD thesis will be dedicated to the study of the lattice dynamics of aperiodic crystals in a few compounds, representative of the different classes of aperiodic order. The relationship with transport properties will also be studied. The PhD will involve experimental work using inelastic neutron and x-ray scattering at large scale facilities, together with interpretations in terms of atomic scale simulation. The PhD work will take place in the laboratory SIMaP of the University Grenoble Alpes and CNRS and at the doctoral school IMEP2 of the UGA. Experiments will be carried out at x-ray and neutron large scales facilities in Europe but also in Japan. The PhD student will benefit from the expertise within the SIMaP laboratory but also from the collaborative framework of the project, with interactions in particular with laboratories in Caen (France), Bayreuth (Germany) and Erlangen (Germany). He/she will also benefit from the European C-MetAC network (www.eucmac.eu) and international collaborations in Europe and Japan.