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#1 13.03.2012 15:39:23

zaitsev
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Etude structurale des verres borosilicatés par RMN multidimensionelle

Chères/chers collègues,
ci-dessous une offre de thèse pour la rentrée 2012.

  Etude structurale des verres borosilicatés par RMN multidimensionelle


Contexte et état de l'art


Parmi les outils d'étude de la structure des matériaux vitreux ou amorphes, la résonance magnétique nucléaire (RMN) du solide haute-résolution s'est aujourd'hui imposée comme l'un des outils de choix pour étudier à différentes échelles le désordre structural qui caractérise l'état vitreux. D'abord parce qu'elle permet d'avoir une vision très locale du verre, au niveau atomique, en distinguant et quantifiant les unités formatrices du réseau vitreux (comme les tétraèdres de silicium ou d'aluminium, les trièdres ou tétraèdres de bore). Ces informations sont apportées par la sensibilité des paramètres RMN mesurés à l'environnement électronique immédiat des noyaux observés : coordinence des sites, distances interatomiques, angles de liaisons. Parmi les dernières avancées de la RMN, de nombreuses techniques robustes sont apparues permettant de sonder les proximités spatiales ou connectivités chimiques entre les différents éléments du verre (par exemple 29Si-11B,11B-11B , 11B-23Na, ...). L'objectif de cette thèse est d'appliquer et développer si nécessaire ces dernières avancées sur des verres de borosilicatés modèles et des compositions très simplifiées des verres de stockage des déchets nucléaires. Notre laboratoire s'est fortement investit depuis plusieurs années dans le développement de la RMN pour l'étude de ces verres. Nous avons notamment développer une approche théorique combinant des simulations par dynamique moléculaire (classique et quantique) de structures vitreuses avec des calculs ab-initio des interactions RMN, pour améliorer la modélisation et le traitement des spectres RMN. Nous avons notamment développé une forte compétence reconnue sur la RMN de l'oxygène-17 dans ce contexte. Nous disposons à ce titre de nombreux verres simples marqués (17O,29Si,43Ca) qui serviront d'échantillons modèles pour ce travail de thèse.

Objectifs


L'objectif de cette thèse est de poursuivre nos travaux méthodologiques sur l'utilisation et le développement de la RMN du solide pour l'étude de verre borosilicatés, dans un contexte de stockage de déchets nucléaires. La finalité est de répondre à une question fondamentale du lien entre la composition chimique du verre, sa structure et ses propriétés physico-chimiques. Ces nouvelles méthodologies permettent de mieux comprendre les interactions entre les principaux constituants du verre (SiO2, B2O3, Na2O, CaO, Al2O3, ..) et l'incorporation d'éléments de faible solubilité (molybdène, lanthane, terres rares, métaux
précieux,...) : résolution des proximités spatiales et de la connectivité chimique (formation de liaisons, Si-O-B, B-O-B, Si-O-Al, ..).

Le travail de thèse sera constitué d'un premier volet expérimental et méthodologique de mise en place et optimisation de ces techniques sur des verres simples (binaires et ternaires, certains marqués isotopiquement, 29Si ou 17O). Compte tenu de notre expertise et des échantillons déjà disponibles, un effort particulier sera porté sur
l'oxygène-17 ce qui représente l'aspect le plus novateur de notre étude.
Un second effort portera sur l'application de ces techniques (notamment 11B-11B, et 11B-29Si) pour des échantillons en abondance naturelle (29Si 4%), ceci pour les applications à des séries de verres de composition variable (effet de composition/structure et problématique de démixtion/cristallisation). Un second volet de cette étude portera sur le traitement et la simulation (extraction de paramètres RMN, estimation de distances interatomiques,...) des expériences. En fonction du profil de candidat et de ses motivations, le travail de thèse pourra être modulé entre ces deux volets.

Ce travail de thèse permettra au candidat d'acquérir une forte expertise dans le domaine de la RMN du Solide (une spectroscopie en pleine émergence dans les sciences des matériaux) et dans le domaine des verres. Le travail sera principalement méthodologique et expérimental mais avec de nombreuses applications sur des compositions plus proches des applications dans le cadre des collaborations et contrats du laboratoire (formulation, propriétés et comportement à long terme des matrices de confinement, fibres de verre). En fonction du profil du candidat, il pourra fortement s'impliquer dans le traitement et la modélisation des données expérimentales (simulations de séquences d'impulsions RMN)

Informations pratiques

La rémunération mensuelle brute du doctorant est de 2043 ? en 1èreet 2èmeannées. Elle est de 2104 ? en 3èmeannée (valeurs au 1erjanvier 2010). Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2012. Limite de dépôt du dossier : 30/04/2012 (voir le site de l?INSTN :www-instn.cea.fr/rubrique.php3?id_rubrique=67).


Contact
CEA Saclay (Laboratoire de Structure et Dynamique par Résonance
Magnétique)

Thibault Charpentier (tel : 01 69 08 23 56, e-mail :Thibault.Charpentier@cea.fr), directeur de thèse.

iramis.cea.fr/Pisp/112/thibault.charpentier.html

Publications: www.researcherid.com/rid/A-3557-2010

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Thibault Charpentier
Commissariat à l'Energie Atomique
IRAMIS / SIS2M / LSDRM
UMR CEA/CNRS 3299 - SIS2M
CEA Saclay SIS2M - Bât 125
F-91191 Gif-sur-Yvette cedex, FRANCE
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Tél: (33) 1 69 08 23 56 / 82 75
Fax: (33) 1 69 08 66 40
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Email: thibault.charpentier@cea.fr
Web: iramis.cea.fr/Pisp/112/thibault.charpentier.html
ResearchId: www.researcherid.com/rid/A-3557-2010
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