Post-Doctorante / Post-Doctorant : Caractérisation des transformations induites par irradiations laser ultrarapides confinées dans un volume à l'échelle nanométrique

Job description

L’École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Etienne), École de l’Institut Mines Télécom (IMT), sous tutelle du Ministère de l’Économie, des Finances et de Souveraineté Industrielle et Numérique est chargée de missions de formation, de recherche et d’innovation, de transfert vers l’industrie et de culture scientifique, technique et industrielle.

Mines Saint-Etienne représente 2 200 élèves-ingénieurs et chercheurs en formation, 450 personnels, un budget consolidé de 46 M€? 3 sites sur le campus de Saint-Étienne (Loire) d'environ 26 000 m², le campus Georges Charpak Provence à Gardanne (Bouches-du-Rhône) d'environ 20 000 m², une implantation à Lyon sur le Campus Numérique de la région Auvergne-Rhône-Alpes, 5 centres de formation et de recherche, 6 Unités de Recherche, un centre de culture scientifique technique et industrielle (La Rotonde). Le Times Higher Education World University Ranking 2022 nous classe 251-300 au niveau mondial en “Engineering & Technology”, 1er établissement d’enseignement supérieur et de recherche dans ses deux régions d’appartenance.

Contexte:

Ce post doc s’intègre dans l’ANR DENSE (Dense structures on the nanoscale ; portée par R. STOIAN, LabHC) qui propose une technique innovante pour créer de nouveaux matériaux de haute densité jusqu’à de nouvelles structures cristallines (matériaux durs, minéraux). L’idée est de créer des conditions extrêmes grâce à des irradiations laser ultrarapides (fs) confinées dans le volume à l'échelle nanométrique, pour générer de nouvelles phases. La technique implique l'utilisation de faisceaux laser avancés et de géométries non diffractives qui peuvent conduire à des conceptions innovantes de densification et à des niveaux de confinement énergétique sans précédent. Des techniques d'observation quantitative multi-échelles sont proposées afin de dresser l'évolution temporelle de la matière, permettant d'identifier les processus de transformation. Les propriétés mécaniques des nouvelles formes structurelles seront évaluées à l'aide de tests nanomécaniques innovants pour évaluer les performances mécaniques de ces phases par rapport à leur structure. Ainsi, en combinant des mises hors équilibre ultrarapides avec de fortes contraintes thermo-mécaniques, nous cherchons à identifier les sources et processus de transformation.
Nous nous basons sur l'utilisation de sources d'irradiation modulées spatio-temporellement, sur l'observation de la dynamique des structures et sur la simulation de nouvelles phases et l'évaluation de leurs propriétés mécaniques. Le consortium pluridisciplinaire de DENSE (LabHC, FEMTO-ST, LaMCoS, LGF-EMSE et LGL-TPE) possède une vaste expertise en ingénierie de faisceau laser, en sondage de phénomènes laser, en simulation de transformation de la matière, sur le sujet des matériaux vitreux et avec des compétences en caractérisation électronique, structurelles et mécanique, afin de répondre au mieux aux défis posés par le projet. L'enjeu de DENSE est de porter le dépôt d'énergie à des niveaux record, de valider des scénarios de transformation basée sur l'évolution dynamique et d'accroître la compréhension de la structure des matériaux, de leur métastabilité et propriétés mécaniques.

Objectifs du Post-doc :
Dans un premier temps, l’objectif sera de caractériser par microscopie électronique, essentiellement en transmission (MET), les transformations structurales induites par l’irradiation laser confinée dans un très petit volume (< µm3), dans différents matériaux, minéraux compris (e.g. zircon, monazite). Des études poussées à l’échelle nanométrique (diffraction, STEM, EELS) seront réalisées en combinant à une découpe précise de la zone irradiée par amincissement ionique (réalisation de lames FIB) la caractérisation par MET. Le site stéphanois du Clym (https://www.clym.fr/fr/node/336) dispose d’un MET JEOL NeoARM200F Cold FEG corrigé (Cs) de dernière génération, équipé de détecteurs ADF/ABF, EDS et d’un spectromètre de perte d’énergie des électrons (EELS) permettant une caractérisation structurale atomique (figure).

Dans un second temps, les propriétés mécaniques de ces nouveaux matériaux résultants des irradiations laser seront caractérisées à l’aide des moyens d’essais micromécaniques du laboratoire Georges Friedel. Les gradients de propriétés mécaniques seront investigués en s’appuyant sur les techniques de nanoindentation instrumentée et de microscopie à force atomique. La ductilité/fragilité de ces nouveaux matériaux sera analysée à travers la compression de micropiliers (figure) ou la flexion de microcantilevers, usinés par FIB , réalisées à l’aide d’un indenteur In Situ MEB (Alemnis). Le travail sera réalisé en interaction étroite avec les partenaires du projet, spécialistes de l’interaction laser/matière et des simulations atomistiques
associées.

Environnement de travail :
Les travaux seront localisés à Saint-Etienne au laboratoire LGF de Mines Saint-Etienne (https://www.mines-stetienne.fr/lgf/), et au LGL-TPE de l’université Jean Monnet (https://www.univ-st-etienne.fr/fr/lgl-tpe.html). Ils seront encadrés par AnneMagali Seydoux-Guillaume (LGL-TPE, microscopie électronique à transmission), Guillaume Kermouche (LGF, essais micromécaniques) et Sergio Sao-Joao (LGF, microscopie et usinage FIB).

Références :

Seydoux-Guillaume A.-M., de Resseguier, T., Montagnac, G., Reynaud, S., Leroux, H., Reynard, B., and Cavosie, A. J. (2022). Bridging
the shocked monazite gap- Deformation microstructures in natural and laser shock-loaded samples. Earth and Planetary Science Letters,
595, 117727. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2022.117727
Ref : Kermouche, G., Guillonneau, G., Michler, J., Teisseire, J., & Barthel, E. (2016). Perfectly plastic flow in silica glass. Acta Materialia, 114,
146-153. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.05.027

Job requirements

1/ Profil du candidat

Formation : Doctorat en Science des matériaux.
Compétences : Solides connaissances en caractérisations des matériaux. Une grande expérience (pratique) en caractérisation par MET est indispensable.

2/ Conditions de recrutement

CDD de droit public de 18 mois à temps plein

La rémunération sera fixée selon le profil et l’expérience du candidat, en fonction des règles définies par le cadre de gestion de l’Institut Mines Télécom.

Le poste est basé à Saint-Etienne (42).

Date de prise de fonction souhaitée : 1er trimestre 2023

3/ Modalités de candidature

La date limite de candidature (lettre de motivation, CV et recommandations éventuelles) est le 21 décembre 2022 sur la plateforme RECRUITEE dont le lien est indiqué ci-dessous :

https://institutminestelecom.recruitee.com/o/postdoctorante-postdoctorant-caracterisation-des-transformations-induites-par-irradiations-laser-ultrarapides-confinees-dans-un-volume-a-lechelle-nanometrique

Les candidat.e.s intéressé.e.s enverront un court CV (incluant la liste des articles/communications) + une lettre de motivation + une lettre de recommandation.

4/ Pour en savoir plus

Pour tous renseignements sur le poste :

  • Sergio Sao-Joao, ingénieur, sao-joao@emse.fr

Pour les aspects administratifs :

  • Julie Jaffre, Gestionnaire des Ressources Humaines, julie.jaffre@emse.fr – 04 77 42 00 17

Protection des données :

https://www.mines-stetienne.fr/wp-content/uploads/2018/12/Informations-des-candidats-sur-les-traitements-de-donn%C3%A9es-personnelles.pdf