Doctorant (H/F) Etude de matériaux sulfures à propriétés thermoélectriques

Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
La génération d’électricité à partir de sources de chaleur perdue par des dispositifs thermoélectriques s’affirme comme une source d’énergie alternative prometteuse pour le futur. L'étude des matériaux thermoélectriques est en forte croissance depuis une dizaine d'années dans la communauté scientifique internationale, dans le but de concevoir de nouveaux matériaux présentant des performances élevées. Le défi est de synthétiser un matériau dans lequel les propriétés électriques et thermiques sont découplées. En bref, comment élaborer un conducteur électrique qui conduit très peu la chaleur ?
Dans ce contexte, de nombreuses études ont démontré le potentiel de matériaux sulfures pour des applications en génération d’électricité sur la gamme de température 300 – 700 K. Bien que la plupart des matériaux possèdent des conductivités thermiques élevées, de récents travaux menés notamment au laboratoire CRISMAT ont mis en évidence que des conductivités thermiques extrêmement faibles pouvaient être atteintes dans certains sulfures de cuivre, de bismuth ou d’étain par des phénomènes d’ordre/désordre et/ou de vibrations cationiques. Il apparaît notamment à travers différentes études que la basse dimensionnalité des structures cristallines induite par la présence de faibles liaisons en lien avec l’existence de la paire libre du bismuth ou de l’étain favorise une forte diffusion des phonons et ainsi l’obtention de conductivités thermiques de réseau très faibles.
Le projet de thèse aura pour objectif d’étudier différentes familles de composés présentant des caractéristiques structurales susceptibles de générer des performances thermoélectriques élevées.
En plus de la caractérisation chimique des poudres et des céramiques densifiées (densité, granulométrie, diffraction des rayons X, microscopie MEB et TEM, analyses thermiques…), le doctorant s’attachera à comprendre les propriétés physiques de ces matériaux, notamment l’influence des procédés de synthèse sur les propriétés de transport électrique et thermique. Ce sujet de thèse associe donc à la fois un travail de chimiste du solide (synthèse et analyse structurale) mais également de céramiste (métallurgie des poudres, frittage) et de physicien (étude des propriétés électriques et thermiques).
Contexte :
Le laboratoire CRISMAT est une unité mixte CNRS, ENSICAEN et Université Normandie comprenant une centaine de membres.
Le candidat intégrera le groupe de recherche d’Emmanuel Guilmeau. La thèse se déroulera au Laboratoire CRISMAT et sera dirigée par Emmanuel Guilmeau.
Elle débutera au plus tôt le 1er septembre 2025 et au plus tard le 1er octobre 2025 pour une durée de 3 ans. Cette proposition de poste est soumise à obtention du financement et à l’étude des dossiers par le service des ressources humaines.

Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Contraintes et risques :
Cette proposition de poste est soumise à obtention du financement et à l’étude des dossiers par le service des ressources humaines.