Une étude révolutionnaire vient d’être publiée dans le journal Nanoscale, fruit d’une collaboration entre les chercheurs du laboratoire CIMAP et du CRISMAT. Elle porte sur une avancée majeure dans l’amélioration de la stabilité à long terme des oxydes conducteurs transparents (TCO) à base de pérovskite, des matériaux essentiels pour les technologies optoélectroniques de nouvelle génération.

Ces matériaux sont essentiels pour le développement de dispositifs optoélectroniques de nouvelle génération, tels que les écrans plats, les smartphones et les cellules solaires. L'étude a exploré l'utilisation de couches de recouvrement à base d'oxydes binaires et ternaires pour protéger les films minces de SrVO3 (SVO) contre la dégradation due à l'exposition à l'oxygène.

Les chercheurs ont découvert que les couches de recouvrement amorphes de LaAlO3 (LAO) et d'Al2O3 sont les plus efficaces pour préserver les propriétés électriques et optiques des films de SVO, même après un traitement thermique à 250∘C pendant 24 heures. Ces couches de protection empêchent la diffusion de l'oxygène, évitant ainsi la formation de phases oxydées isolantes qui dégradent les performances des TCO. Cette avancée pourrait ouvrir la voie à des applications industrielles plus larges pour les TCO à base de pérovskite, en améliorant leur durabilité et leur stabilité dans des conditions environnementales variées.

(a) Figure de mérite basée sur le facteur de transmission et la résistivité des films. (b) Le facteur de vieillissement, défini comme le rapport entre la FOM après vieillissement et la FOM avant vieillissement. Les deux figures (a) et (b) sont en échelle logarithmique.

👉 Pour en savoir plus :

https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2025/NR/D4NR04806Ghttps://hal.science/hal-05097098v1

https://hal.science/hal-05097098v1

 

🌱 Vers des matériaux plus durables : le rôle surprenant de l’eau dans les résines époxy biosourcées

Dans le cadre de la transition vers des matériaux plus respectueux de l’environnement, l'équipe de recherche PM2E s’intéresse aux composites à base de fibres naturelles et de résines biosourcées. Une récente étude a révélé un rôle inattendu de l’eau : au-delà de ses réactions chimiques connues, elle influence physiquement la formation du réseau polymère lors du durcissement d’un système époxy-amine.

Grâce à des simulations de dynamique moléculaire utilisant le champ de force réactif ReaxFF, nous avons pu observer comment les molécules d’eau accélèrent la réticulation et modifient la structuration du réseau. Ces résultats ouvrent la voie à une meilleure compréhension des matériaux biosourcés et à l’optimisation de leurs performances.

👉 Une avancée prometteuse pour des composites plus verts et plus efficaces.

Lien vers la publication : www.sciencedirect.com

Les études sur les spinelles dopés, notamment celles à l'europium et au chrome, mettent en avant leur potentiel exceptionnel en tant que matériaux luminescents, avec des applications prometteuses dans les domaines de l'électronique et de la biotechnologie.

L'article sur la photoluminescence des spinelles dopées à l'europium révèle une augmentation significative de la luminescence (facteur de 7,3) grâce à des nanoparticules Ag@SiO2. Ces travaux, réalisés dans le cadre d'une collaboration débutée lors du séjour du Dr Rodrigo A. Valenzuela-Fernández au CIMAP en 2018, impliquent également des membres des départements de chimie de plusieurs universités chiliennes.

De plus, une étude précédente a montré que l'interaction avec des nanoparticules en noyau-coquille Ag@SiO2 et Au@SiO2 améliore la luminescence des spinelles dopées au chrome, révélant le potentiel des matériaux nanostructurés pour optimiser les propriétés luminescentes.

Fig : Spinnelle dopée à l'europium (à gauche) sous lampe UV à 265 nm et leurs homologues non dopés (à droite). (A) ZnAl2O4 et (B) MgAl2O4.

En savoir plus :

Spinelle dopé Europium

Spinelle dopé Chrome

Hervé GILLES et Sylvain GIRARD, deux enseignants-chercheurs de l'équipe OML ont publié un article dans les techniques de l'ingénieur sur les mesures dimensionnelles par interférométrie laser.

L’interférométrie laser est une technique de mesure de haute précision utilisée pour le contrôle dimensionnel ou la mesure de déplacements. Basée sur l’interférence des ondes lumineuses émises par une source laser, elle permet d’obtenir des mesures avec une dynamique de plusieurs mètres et une résolution nanométrique. Cette méthode est largement utilisée dans l’industrie pour le contrôle de qualité et le calibrage des machines-outils, des actuateurs piézoélectriques ou l'assemblage de systèmes mécaniques de grandes dimensions nécessitant des précisions de positionnement élevées. Les systèmes modernes d’interférométrie laser intègrent des corrections des grandeurs d'influence environnementales (température, pression...), offrant ainsi des résultats extrêmement fiables et considérées comme des références métrologiques.

Pour plus d'informations, consultez l'article complet ici.

L’intelligence artificielle et plus généralement les méthodes de machine learning (ML) ont fait leur apparition tout récemment en simulation des matériaux.

Dans leur principe, elles permettent de s’affranchir de calculs longs et complexes pour obtenir des grandeurs telles l’énergie et les forces d’interaction d’un ensemble d’atomes, suite à l’entraînement d’un modèle numérique sur un ensemble de données. Dans le cadre de la thèse de Paul Guibourg, préparée au CIMAP, un modèle combinant le machine learning et la fonctionnelle de la densité en liaison forte (DFTB) a été développé. Ce modèle permet d’étudier l’émission par effet de champ, qui constitue le principe de fonctionnement de méthodes d’analyse chimique telle la sonde atomique tomographique. Plutôt que de chercher à prédire directement l’énergie et les forces comme il est habituel dans les codes ML existants, le calcul se fait en deux étapes : En premier lieu, nous prédisons les paramètres d’un modèle d’énergie électrostatique sont prédits par ML et permettent d’obtenir une bonne approximation des charges atomiques pour la DFTB.

Barrière d’émission d’un atome de carbone à partir de la surface d’un agrégat chargé de (SiC)⁸⁺₃₇. Comparaison entre la méthode de référence SCC-DFTB et la méthode ML-DFTB développe au CIMAP.

Ces charges sont ensuite utilisées pour construire un Hamiltonien de liaison forte qui donne accès à la densité électronique et in-fine à l’énergie et aux forces. La reformulation de l’énergie à partir des charges obtenues par ML assure que l’énergie soit continument dérivable pour toute dissociation moléculaire. Cette condition, essentielle pour modéliser l’émission d’atomes à partir d’une surface, est loin d’être évidente à atteindre à partir d’un modèle ML, qui par nature, prédit des grandeurs approchées. Le modèle ML-DFTB a été appliqué au carbure de silicium (figure) pour le calcul de la barrière d’émission d’un atome de carbone hors d’un agrégat chargé (SiC)⁸⁺ ₃₇.

Le modèle ML-DFTB reproduit bien le calcul de référence par Self Consistent Charge (SCC)-DFTB mais avec un coût numérique 30 fois moindre. Cette méthode sera appliquée par la suite pour analyser la dynamique d’émission d’atomes à la surface d’agrégats chargés de grande taille.

DFTB simulation of charged clusters using machine learning charge inference, P. Guibourg, L. Dontot, P.-M. Anglade, and B. Gervais, J. Chem. Theory Comput., 20(9) (2024) 4007.

Contact : Benoit GERVAIS

Serge Bouffard (émérite CIMAP) et Nathalie Moncoffre (IP2I – Lyon) ont coordonné la rédaction des livres sur les matériaux du nucléaire sous irradiation en version française (ISTE édition) et anglaise (ISTE Ltd et John Wiley & Sons Inc.).

L’objectif est de fournir les connaissances de base sur le comportement des matériaux du nucléaire soumis aux irradiations et de les contextualiser dans l’environnement industriel.

Table des matières

1. Les défauts d’irradiation - S. Bouffard, D. Siméone
2. Les alliages métalliques - P. Pareige, C. Domain
3. Les céramiques au coeur des REP - C. Delafoy, F. Garrido, Y. Pipon
4. Le graphite nucléaire - N. Bérerd, L. Petit
5. Les verres de stockage - M. Tribet
6. Radiolyse des matériaux poreux et radiolyse aux interfaces - S. Le Caër, J.P. Renault
7. Les bétons et matériaux cimentaires sous irradiation - P. Bouniol
8. Les matériaux organiques - E. Balanzat, M. Ferry
9. Les outils d’irradiation - S. Bouffard, N. Moncoffre
10. Caractérisation des dommages d’irradiation - A. Gentils, S. Jublot-Leclerc, P. Simon

 

• Version française : https://www.istegroup.com/fr/produit/les-materiaux-du-nucleaire-sous-irradiation/
• Version anglaise : https://www.iste.co.uk/book.php?id=2065