Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation
CEMHTI - UPR3079 CNRS

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DEFIR
    DEFauts, Impuretéset Radiotraceurs
    Defects, Impurities and Radiotracers

Coordination : Pierre Desgardin

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in press Alex Capelle, Barthélemy Aspe, Olga Shavdina, Babacar Diallo, Nadia Pellerin, Martin Depardieu, Anne-Lise Thomann, Nadjib Semmar
'Study of CO2 Laser-induced Thermal Stress Mechanisms on Decorative Soda-lime Glass'
Journal of Laser Micro-Nanoengineering (in press) doi:10.2961/jlmn.2023.03.2009


DOMAINE DE RECHERCHE

Etudes des matériaux pour l’énergie (nucléaire et photovoltaïque) les TIC, la santé le patrimoine et l’environnement.

Développement de matériaux pour l’électronique et le photovoltaïque
  • Réalisation et amélioration des performances des cellules solaires à base de pérovskite
  • Réalisation de couches minces par implantations d’hydrogène
  • Réalisation d’un détecteur Cherenkov
  • Contrôle des défauts et de leur influence sur les propriétés (diamant, SiC, pérovskites…..)
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Pérovskite MAPI Cellule hydride
avec concentrateur de lumière
Caractérisation de couches
minces Pérovskite


Comportement des matériaux sous irradiation
  • Les matériaux pour les réacteurs à fission
    • Matériaux de structure
    • Combustibles : identification des défauts et comportement des gaz
  • Le tungstène pour la fusion : endommagement, comportement de He et H
  • Développement de nouvelles méthodologies pour caractériser l’endommagement des matériaux sous irradiation
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Caractérisation des clusters
lacunaires dans du tungstène irradié aux ions lourds
Simulations numériques de
l’accumulation d’hélium dans le tungstène
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Evolution des spectres RAMAN dans du dioxyde d’uranium
irradié aux électrons à différentes énergies
Comparaison des signaux RAMAN
est positons dans du dioxyde d’uranium irradié
aux électrons à différentes énergies


Etudes des interfaces solide/gaz ou liquide
  • Durabilité chimique des verres du patrimoine et vieillissement de vitraux
  • Compositions alternatives en cristallerie et industrie, coloration du verre
  • Développement de matériaux innovants pour l’énergie solaire thermodynamique
  • Etude des performances chimiques de revêtements SINOCH pour applications pharmaceutiques
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Matériaux getters innovants
Forte capacité de sorption H et O
à basse température
Films d'oxynitrure de silicium
structure et propriétés, vers une amélioration des performances
anticorrosion du flacon pharmaceutique

Expertise

  • Spectroscopie d’annihilation de positons pour caractériser les défauts dans les matériaux (métaux, semiconducteurs, céramiques…)
  • Irradiations dans les matériaux (contrôle de l’introduction des défauts, endommagement, modification des propriétés)
  • Interaction défauts / éléments légers (H, He)
  • Techniques IBA (Ion Beam Analysis) : profils d’analyses chimiques
  • Fabrication de cellules solaires à base de pérovskite
  • Etude des mécanismes de cracking, adsorption, diffusion, échange ionique, dissolution, altération, précipitation aux interfaces solide/gaz et solide/liquide
  • Caractérisation chimique in situ à différents niveaux de profondeur des surfaces et des interfaces
  • Optimisation des interfaces dans différents domaines (énergie, nanotechnologie, pharmacie, verres industriels, patrimoine) incluant des études de fonctionnalisation des surfaces

Moyens expérimentaux


Caractérisation
  • 2 Spectromètres de temps de vie des positons (15-400K)
  • Banc de Photoluminescence, Caractérisation optique des solides et des liquides
  • Spectroscopie d'émission de plasma à couplage inductif (ICP OES). Analyse élémentaire des solutions

Préparation et Traitement des matériaux
  • Implanteur Plasma (He, D) PIMAT, Implantation dans les matériaux de particules légères de basse énergie
  • Fours sous vide ( 300- 2800K) et sous atmosphère contrôlée ( 300, 1850K)
  • Tenupole-5, amincissement des échantillons pour la microscopie

Accès aux instruments & plateformes


Equipements CEMHTI
  • Spectroscopies (Raman)
  • Accélérateurs de la plateforme Faisceaux de particules pour l’irradiation et la caractérisation des matériaux (IBA)
  • Exploitation des accélérateurs de positons lents pour la spectroscopie d’annihilation de positons dans les films minces

Equipements externes
  • SIMS (GEMAC)
  • Plateforme MACLE (MEB, MET, microsonde)
  • Infrastructure nationale EMIR&A (accélérateurs pour irradiations)

Collaborations industrielles et contrats

  • Collaborations scientifiques avec des partenaires académiques (caractérisation des défauts, modélisation de l’endommagement sous irradiation, calculs des caractéristiques d’annihilation des positons, caractérisation physico-chimique aux interfaces….) et industriels
  • Prestations, dans nos domaines de recherches et d’intérêts
  • UMET, CEA, EDF, C2N, IJCLAB, LSI, LP2i, CCFE (GB), KTH (SE), PSI (CH), ETHZ (CH), University of Helsinki (FI)


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doi HAL 
Alex Capelle, Barthélemy Aspe, Olga Shavdina, Babacar Diallo, Nadia Pellerin, Martin Depardieu, Anne-Lise Thomann, Nadjib Semmar
"Study of CO2 Laser-induced Thermal Stress Mechanisms on Decorative Soda-lime Glass"
Journal of Laser Micro-Nanoengineering in press
ACL

doi HAL 
Konstantina Christina Topka, Babacar Diallo, Maxime Puyo, Erwan Chesneau, Farah Inoubli, Simon Ponton, Cécile Genevois, Diane Samélor, Raphael Laloo, Daniel Sadowski, Cédric Charvillat, Cedric, Takashi Teramoto, François, Senocq, Thierry Sauvage, Hugues Vergnes, Marie Joelle Menu, Christian Dussarrat, Brigitte Caussat, Viviane Turq, Constantin Vahlas, Nadia Pellerin
"Silicon oxynitride coatings are very promising for inert and durable pharmaceutical glass vials"
ACS Applied Engineering Materials in press

ACL

doi  
D.Zhou, P.Spätig, Q.Hayat, P.Song, N.Jennett, J.-C.Chen, P.Desgardin
"Study of the irradiation hardening of a Fe9Cr ferritic model alloy by nanoindentations"
Nuclear Materials and Energy 39 101667 2024
ACL

doi HAL 
Sara Ibrahim, Asunción Fernández, Pascal Brault, Audrey Sauldubois, Pierre Desgardin, Amael Caillard, Dirk Hufschmidt, Maria-Carmen Jiménez de Haro, Thierry Sauvage, Marie-France Barthe, Anne-Lise Thomann
"DC magnetron sputter deposition in pure helium gas: formation of porous films or gas/solid nanocomposite coatings"
Vacuum 224 113184 2024
ACL

doi HAL 
A.Diop, A.Soum Glaude, A.Bousquet, T.Sauvage, L.Thomas, E.Tomasella
"W/W − SiCH/TaOxNy Multinanolayers for Concentrated Solar Power"
Chemical Engineering Transactions 101 7-12 2023
ACL

doi  
Daniil V.Popov
"Do Pegmatites Crystallise Fast? A Perspective from Petrologically-Constrained Isotopic Dating"
Geosciences 13 2023
ACL

doi HAL 
Andrée De Backer, Abdelkader Souidi, Etienne A.Hodille, Emmanuel Autissier, Cécile Genevois, Farah Haddad, Antonin Della Noce, Christophe Domain, Charlotte S.Becquart, Marie-France Barthe
"Readdressing nanocavity diffusion in tungsten"
Frontiers in Nuclear Engineering 2 2023
ACL

doi HAL 
Xiaogang Peng, Long Lin, Louise Stuttgé, Marc Rousseau, Thierry Sauvage, Emilie Voirin, Bertrand Donnio, Mircea V.Rastei, Jean-Louis Gallani
"Role of lattice defects on the magnetism of gold nanoparticles irradiated with neutrons"
Journal of Magnetism and Magnetic Materials 587 171249 2023
ACL

doi  
Chaturvedula S.Sastri, Thierry Sauvage, Olivier Wendling, Aurélien Bellamy, Christian Humburg
"Smoky Wood-Fired Ancient Glass Furnaces: Carbon Analysis of Roman Glass by 2.0 MeV Deuteron Activation Technique"
Minerals 13 2023
ACL

doi  
A.Habchi, B.Hartiti, H.Labrim, S.Fadili, P.Thevenin, E.Ntsoenzok, A.Faddouli
"Perfect stabilisation of the electrical efficiency of a set of semi-transparent photovoltaic panels using a smart cooling system"
Renewable Energy 215 118951 2023
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