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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2021 Z.Hu, P.Desgardin, C.Genevois, J.Joseph, B.Décamps, R.Schäublin, M.F.Barthe
'Effect of purity on the vacancy defects induced in self–irradiated tungsten: A combination of PAS and TEM'
J. Nucl. Mater. 556 153175 (2021) doi:10.1016/j.jnucmat.2021.153175


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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Publications des membres | member's publications
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ACL

doi HAL 
D.Horlait, J.Domange, M.L.Amany, M.Gérardin, M.F.Barthe, G.Carlot, E.Gilabert
"Experimental investigation of Kr diffusion in UO2+x: Slight deviations from stoichiometry, significant effects on diffusion kinetics and mechanisms"
Journal of Nuclear Materials 574 154191 2023
ACL

doi  
Charlotte Kutyla, Clément Bessouet, Sylvain Lemettre, Laetitia Leroy, Alain Bosseboeuf, Philippe Coste, Thierry Sauvage, Olivier Wendling, Aurélien Bellamy, Piyush Jagtap, Stéphanie Escoubas, Christophe Guichet, Olivier Thomas, Johan Moulin
"Hydrogen sorption in yttrium-based getter thin films"
Vacuum 207 111655 2023
ACLN

doi  
De Backer, A.; Souidi, A.; Hodille, E.A.; Autissier, E.; Genevois, C.; Haddad, F.; Della Noce, A.; Domain, C.; Becquart, C.S.; Barthe, M.F.
"Multi-Objective Optimization of the Nanocavities Diffusion in Irradiated Metals"
Physical sciences forum 5 41 2022
ACL

doi HAL 
Qigui Yang, Zhiwei Hu, Ilja Makkonen, Pierre Desgardin, Werner Egger, Marie-France Barthe, Pär Olsson
"A combined experimental and theoretical study of small and large vacancy clusters in tungsten"
Journal of Nuclear Materials 571 154019 2022
ACL

doi  
Hocine Khelfane, Caroline Andreazza-Vignolle, Aline Y.Ramos, José Penuelas, Thierry Sauvage, Pascal Andreazza
"Out-of-equilibrium supported Pt-Co core-shell nanoparticles stabilized by kinetic trapping at room temperature★"
European Physical Journal - Applied Physics 97 56 2022
ACL

doi HAL 
A.Canizarès, F.Foucher, M.Baqué, J.P.de Vera, T.Sauvage, O.Wendling, A.Bellamy, P.Sigot T.Georgelin, P.Simon, F.Westall
"In Situ Raman Spectroscopy Monitoring of Material Changes During Proton Irradiation"
Applied Spectroscopy 2022

ACL

doi HAL 
Maryame Sy, Daouda Ndiaye, Isidro da Silva, Sara Lacerda, Loïc J.Charbonnière, Éva Tóth, Aline M.Nonat
"55/52Mn2+ Complexes with a Bispidine-Phosphonate Ligand: High Kinetic Inertness for Imaging Applications"
Inorganic Chemistry 61 13421-13432 2022

ACL

doi  
Richard K.Koech, Yusuf A.Olanrewaju, Reisya Ichwani, Moses Kigozi, Deborah O.Oyewole, Omolara V.Oyelade, Dahiru M.Sanni, Sharafadeen A.Adeniji, Erika Colin-Ulloa, Lyubov V.Titova, Julia L.Martin, Ronald L.Grimm, Abdulhakeem Bello, Oluwaseun K.Oyewole, Esidor Ntsoenzok, Winston O.Soboyejo
"Effects of polyethylene oxide particles on the photo-physical properties and stability of FA-rich perovskite solar cells"
Scientific Reports 12 12860 2022
ACL

doi HAL 
Sara Lacerda, Wuyuan Zhang, Rafael T.M.de Rosales, Isidro Da Silva, Julien Sobilo, Stéphanie Lerondel, Éva Tóth, Kristina Djanashvili
"On the Versatility of Nanozeolite Linde Type L for Biomedical Applications: Zirconium-89 Radiolabeling and In Vivo Positron Emission Tomography Study"
ACS Applied Materials & Interfaces 14 32788-32798 2022

ACL

doi HAL 
Valentin Léger, Pierre Desgardin, Vincent Destefanis, Jacques Botsoa, Gilles Patriarche, Marie-France Barthe, Catherine Corbel, Laurent Rubaldo
"Defects Characterization of HgCdTe and CdZnTe Compounds by Positron Annihilation Spectroscopy"
Journal of Electronic Materials ASAP 2022
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