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Accueil du site > Reserve Emploi / Thèse / Stages > Sujets de thèses 2008-2011 proposés au CRPP

Modélisation électromagnétique de métamatériaux tridimensionnels auto-assemblés par voie chimique

Envoyer rapidement CV et lettre de motivation aux deux personnes ci-dessous : Valérie Vigneras (IMS) / 05 40 00 28 22 Ashod Aradian (CRPP) / 05 56 84 56 63

La thèse proposée se déroulera en co-tutelle entre le laboratoire "Intégration du Matériau au Système" (IMS) et le Centre de Recherche Paul Pascal (CRPP), tous deux affiliés à l’université Bordeaux 1 et au CNRS. Les activités de recherche à l’IMS couvrent un vaste spectre d’activités dans les domaines de l’électronique, des télécommunications, du traitement de l’image et du signal, avec notamment un intérêt pour la modélisation et l’élaboration des matériaux qui y sont liés. Les activités de recherche du CRPP relèvent principalement des sciences dites de la "matière molle" et des matériaux (polymères, colloïdes, surfactants, composites, nanoparticules), depuis la synthèse chimique jusqu’à la physique, et de l’expérience à la théorie.

Description du sujet :

Les "métamatériaux", matériaux nouveaux aux propriétés électromagnétiques fascinantes (indice de réfraction négatif, propagation des ondes inversées, amplification des ondes évanescentes…) constituent un thème de recherche en pleine expansion aussi bien pour la communauté des microondes que pour celle des opticiens en raison de leur potentiel d’applications révolutionnaires : super lentilles, antennes ultra compactes, voire même « invisibilité ». Ces propriétés nouvelles reposent sur la présence dans le matériau de résonateurs électriques et magnétiques de dimensions très inférieures à la longueur d’onde, capables de générer dans le matériau une permittivité diélectrique et/ou une perméabilité magnétiques négatives. D’un point de vue pratique, ces métamatériaux sont actuellement réalisés par gravure de motifs métalliques sur des substrats diélectriques. Dans le cadre de ce projet, nous proposons une approche nouvelle consistant à fabriquer des métamatériaux par auto-assemblage dirigé : dans ce cas, les résonateurs sont des nano-objets synthétisés chimiquement, de taille et de forme contrôlées (sphères, bâtonnets, particules core-shell de taille nanométrique…), puis soit dispersés aléatoirement, soit structurés dans une matrice 3D (gel ou cristal liquide). La nouveauté des métamatériaux et de l’approche proposée, la diversité des applications possibles et le nombre de paramètres mis en jeu pour justifier l’originalité de leur comportement nécessitent, parallèlement au développement expérimental, une étape importante de modélisation électromagnétique et théorique qui constituera le coeur de cette thèse. Une partie du travail de thèse consistera pour le doctorant à travailler en interaction directe avec les travaux expérimentaux qui sont menés au CRPP : le doctorant fournira l’appui théorique (calcul d’indice, propriétés propagatives…) nécessaire au décryptage et à l’analyse des données de caractérisation optiques qui seront obtenues sur les différents systèmes de métamatériaux en cours de réalisation (dispersions de nanoparticules, systèmes de copolymères lamellaires dopés en particules métalliques). Une autre partie du travail, plus prédictive, sera nécessaire pour pouvoir guider les chimistes qui synthétiseront les matériaux (optimisation de la taille des nanoparticules impliquées, de la fréquence de travail, de la concentration, etc.), ainsi que pour progressivement pouvoir proposer de nouveaux designs de nanorésonateurs réalisables en pratique. Plus généralement, le doctorant s’intégrera dans le projet pluridisciplinaire « Métamatériaux auto-assemblés » mené au sein de l’Université de Bordeaux, et dans les autres partenariats, notamment européens, en cours de développement.

Post-scriptum :

Techniques abordées : Des approches analytiques et numériques complémentaires seront envisagées dans le cadre de la thèse pour calculer les propriétés optiques des milieux composites d’intérêt : modèles analytiques de type « lois de mélange », modèles numériques de type éléments finis ou différences finies dans le domaine temporel (FDTD), méthodes analytiques de type matrice de transfert et multidiffusion.

Profil recherché : Le ou la candidat(e) recruté(e) aura une bonne formation dans les domaines de la physique (ou de la physico-chimie). Il (elle) devra avoir un intérêt marqué pour l’électromagnétisme et manifester un goût prononcé pour la modélisation, analytique et numérique. En raison du côté pluridisciplinaire du sujet, le candidat devra faire preuve d’ouverture d’esprit pour pouvoir dialoguer de façon constructive avec des chimistes, des physiciens et les personnes intéressées par les aspects applicatifs du projet.

Type de financement : Bourse Ministère sur « Thématique prioritaire » . Date de début : octobre 2008.