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SL-DAM-27-0026 - Détermination de paramètres physiques par spectrométrie dynamique

Fri, 02 Oct 2026 02:15:13 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Le CEA Gramat réalise des expériences de dynamique rapide avec différentes métrologies, qui sont nécessaires à la comparaison expérience/calcul. Pour les calculs, des équations d’état thermodynamique sont utilisées. Pour la comparaison, la spectrométrie et la pyrométrie dynamiques sont développées. L'institut ICARE-CNRS réalise des mesures de température sur des particules avec des moyens expérimentaux adaptés. L'ensemble de ces moyens optiques requiert un calibrage complexe avant utilisation. Le CEA Gramat et l'Institut ICARE disposent de plusieurs corps noirs complémentaires pour les étalonner. En parallèle de ces moyens de mesure ponctuels, les développements récents des caméras rapides permettent de les utiliser d'une façon similaire à un pyromètre sur une surface ou un volume, à l'aide d'un montage optique spécifique. Les objectifs de la thèse sont d'appliquer la spectrométrie dynamique pour la mesure du flux thermique et la vidéo numérique rapide à un milieu semi-transparent pour étudier les différentes phases d'initiation, combustion, déflagration sous pression de particules et/ou matériaux énergétiques .

Détermination de paramètres physiques par spectrométrie dynamique

SL-DAM-27-0065 - Modélisation de l'électronique face à une impulsion électromagnétique

Fri, 02 Oct 2026 02:15:13 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Les systèmes électroniques embarqués peuvent être soumis à des menaces électromagnétiques sévères (naturelles comme la foudre, artificielles comme l’exposition à des champs radio / radar, ou agressives d’origine militaire ou malveillantes) qui peuvent détériorer leur fiabilité et compromettre leur mission. Les systèmes électroniques ont ainsi des spécifications de tenue à des menaces, telles que les impulsions électromagnétiques (IEM) d’origine nucléaire haute altitude (IEMN-HA), ou de potentielles agressions électromagnétiques non nucléaires mais intentionnellement malveillantes. L’évaluation de leur vulnérabilité, et des performances des mesures de protection destinées à y pallier, impose de connaître les niveaux de susceptibilité intrinsèque des composants électroniques sensibles. L’évaluation prédictive du comportement des systèmes face à ce type d'agressions est un enjeu majeur tant vis-à-vis de leur sécurité, que pour la compréhension des phénomènes de défaillance.

Modélisation de l'électronique face à une impulsion électromagnétique

SL-DRT-27-0045 - Nouvelles architectures d’antennes MIMO compactes pour les communications en bande FR3

Fri, 02 Oct 2026 02:15:13 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
L’évolution des réseaux de communication sans fil cellulaire vers des infrastructures MIMO distribuées nécessite de repenser les structures d’antennes pour les adapter au traitement des signaux afin de garantir une connectivité optimisée, continue et robuste. Conjointement, l’utilisation d’une nouvelle bande de fréquence située autour de 7 GHz permet de repenser l’utilisation de concept d’antennes peu encombrantes pour augmenter la directivité des antennes, générer des multifaisceaux et les piloter angulairement tant au niveau du terminal utilisateur que des points d’accès radio appelés à se multiplier. L’objectif de cette thèse est alors de développer une solution d’antenne compacte multi accès adaptée à une stratégie d'optimisation de formation de faisceaux mixte (analogique-numérique) capable des transmettre des flux distincts afin d'optimiser la transmission d’information à faible consommation énergétique. Elle s’appuie sur une approche originale de formation de faisceaux multiples associant les concepts de superdirectivté et de surface émettrice haut rendement. Des verrous conceptuels sont à résoudre en même temps que le développement d’outils d’analyse, modélisation et conception. La maitrise du couplage entre accès d’antenne MIMO sera un point particulièrement étudié ainsi que la maitrise de la consommation du système électronique complet nécessaire à la formation et au pilotage des multi-faisceaux. Les travaux de recherche seront organisés autour des activités suivantes : • Analyse de l’état de l’art scientifique et technique • Développement d’outils numériques d’analyse, de conception et d’optimisation (de type décomposition en ondes sphériques, théorie des modes caractéristiques) • Étude et évaluation par simulation électromagnétique d'architectures d'antennes pour la formation et le pilotage de faisceaux multiples (volume holographique basée sur le concept de superdirectivité, cellules unitaires canoniques, évaluation de l'électronique de commande). Une attention particulière sera portée à la maitrise du couplage entre les accès d’antenne. • Conception d'un système d'antenne compact à faisceaux multiples orientables (cellules rayonnantes, commande RF économe en énergie, électronique optimisée en termes de consommation, fabrication et essais de prototypes) • Fabrication et tests expérimentaux du système d'antenne à faisceaux multiples orientables électroniquement Les travaux seront réalisés dans le cadre du projet EXCELL-FR3 financé par le PEPR réseau du futur (France 2030).

Nouvelles architectures d’antennes MIMO compactes pour les communications en bande FR3

SL-DAM-27-0035 - Fragmentation d’une nappe liquide soumise à un fort gradient de vitesse initial

Fri, 02 Oct 2026 02:15:13 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Lorsqu'une onde de choc se réfléchit sur la surface libre d'un échantillon métallique, elle interagit avec des hétérogénéités géométriques (assimilées à des défauts) produites par exemple par un outil d'usinage. La réflexion du choc suivie de la détente du matériau dans son milieu environnant peut provoquer, pour des pressions suffisamment élevées, l'éjection à très grande vitesse (plusieurs milliers de m/s) de nappes de métal en phase liquide, devant la surface libre. Ces nappes s'étirent, se fragmentent, et donnent naissance à un nuage de particules susceptible de perturber le fonctionnement de certaines expériences. Ce processus est très difficile à caractériser expérimentalement et à simuler car il se produit à des échelles spatio-temporelles difficiles d'accès, et il fait intervenir une physique de rupture de la matière que les codes de calcul actuels utilisant les équations de l'hydrodynamique ne permettent pas de reproduire de manière naturelle. La thèse a pour objectif de répondre à ce dernier point. Elle vise, en s'appuyant notamment sur des analyses théoriques, à prendre en compte dans les simulations les processus de fragmentation lorsque la matière, décrite par une approche continue (hydrodynamique), est soumise à de très forts taux de déformation. Une des perspectives est d'aboutir à une prédiction des distributions en tailles des particules créées à l'issue de la fragmentation des nappes en fonction de leur vitesse, et de les confronter aux données expérimentales disponibles.

Fragmentation d’une nappe liquide soumise à un fort gradient de vitesse initial

SL-DES-27-0013 - Cellules et modules photovoltaïques tandem Perovskite/Silicium fiables

Fri, 02 Oct 2026 02:15:13 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Les perovskites hybrides organiques-inorganiques (HOP) constituent l'une des technologies photovoltaïques les plus prometteuses de la dernière décennie, ouvrant la voie au développement de panneaux solaires hautement efficaces et rentables. En combinant une cellule HOP avec une cellule en silicium (Si), une cellule tandem peut être formée pour optimiser l'absorption de la lumière. Cette technologie a atteint un rendement record de 35,5 % , ce qui en fait un candidat très prometteur au-delà des générations actuelles de photovoltaïques à base de silicium, qui ont atteint leurs limites d'optimisation. Le principal défi pour le déploiement complet des panneaux tandem Si/HOP est d'assurer la stabilité et la fiabilité pendant le fonctionnement. Une proposition de recherche conjointe entre le Forschungszentrum Jülich (FZJ) et le CEA pour deux postes de doctorat (1 doctorant(e) à Jülich, 1 doctorant(e) au CEA) vise à contribuer au développement de structures tandem stables en conditions opérationnelles. Les deux centres de recherche apportent une expertise de longue date dans le développement et la caractérisation des matériaux photovoltaïques ainsi que l'optimisation des cellules solaires. Le FZJ développe un axe dédié aux premières étapes de l'innovation tandem, y compris de nouveaux matériaux et architectures de dispositifs . Le CEA contribue à la réalisation de cellules / modules photovoltaïques , l’étude de leur fiabilité et la détermination des mécanismes de dégradation. Les deux doctorants collaboreront étroitement pour la sélection des matériaux et procédés en utilisant des protocoles automatisés/IA, la caractérisation des matériaux, la fabrication complète des dispositifs et les essais de fiabilité. Au CEA, le doctorant se concentrera sur la fabrication/caractérisation des dispositifs sur la base de protocoles automatisés/IA (réalisés à Jülich par l'autre doctorant), les tests de stabilité/durée de vie en utilisant différents facteurs de contrainte (lumière et température en particulier) et en considérant également l’encapsulation des cellules. Une méthode spécifique de caractérisation, sur la base de mesures de photoluminescence, sera développée avec l’ambition de prédire le comportement en vieillissement long à partir de tests courts. Les données des expériences de vieillissement au CEA fourniront un retour quantitatif à Jülich sur les performances et la durabilité opérationnelle, ainsi que des informations sur les modes de dégradation et contribueront ainsi à la sélection des matériaux/procédés. Chaque doctorant passera au moins trois mois dans l'autre institut pour être formé aux techniques employées dans l'étude jumelle.

Cellules et modules photovoltaïques tandem Perovskite/Silicium fiables

SL-DAM-27-0068 - Optimisation de la conception de sondes électro-optiques

Fri, 02 Oct 2026 02:15:13 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Dans le domaine de la vulnérabilité électromagnétique des systèmes, vis-à-vis de l’IEMN HA (Impulsion Electromagnétique d’origine Nucléaire Haute Altitude), des simulateurs expérimentaux générant de forts niveaux de champ électrique sont employés pour agresser les équipements sous test. Cette agression peut se véhiculer dans les systèmes électroniques, engendrant l’utilisation d’une grande diversité de capteurs pour mesurer ces contraintes qui sont de natures différentes (courant, tension, champ électrique, champ magnétique). Si des produits commerciaux couvrent les besoins en dynamique et en bande passante pour les mesures de courant, il n’en est pas de même pour les mesures de champs électromagnétiques. A l’heure actuelle, des mesures avec une dynamique de 50 dB voire plus et une résolution temporelle de l’ordre de la nanoseconde restent un verrou qui ne peut pas être levé avec les outils classiques de mesures à base d’antennes métalliques. Par ailleurs, des solutions diélectriques existent, basées sur des composants électro-optiques, mais elles n’atteignent pas encore les performances ciblées, et la robustesse reste une problématique à adresser. Le laboratoire FEMTO-ST de Besançon développe deux types de sondes électro-optiques, soit à cristaux photoniques, soit à base de guides. Ces approches ont été testées au travers d'une première thèse avec le CEA Gramat ce qui a donné lieu à un prototype de capteur. Désormais, l'objectif de la thèse est d'améliorer la dynamique de mesure ainsi que de travailler sur l'encapsulation du capteur dans un boitier afin de le rendre plus robuste.

Optimisation de la conception de sondes électro-optiques

SL-DES-27-0036 - Design accéléré de couches minces à base d’oxydes à haute entropie pour les énergies décarbonées

Fri, 02 Oct 2026 02:15:13 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Depuis une dizaine d’années, les oxydes à haute entropie émergent comme une nouvelle classe de matériaux prometteurs pour les applications énergétiques et la résistance à la corrosion en milieux extrêmes, domaines au cœur des activités du CEA. Leur optimisation reste cependant limitée par l’immensité de l’espace des compositions possibles, conduisant la plupart des études à se concentrer sur des compositions équimolaires. Cette thèse propose de lever ce verrou grâce à la PVD combinatoire en mode HiPIMS, couplée à des approches d’intelligence artificielle basées sur l’optimisation bayésienne, une démarche encore inédite pour ces matériaux. L’objectif est de maîtriser le dépôt d’oxydes à haute entropie et d’optimiser leurs propriétés pour la protection contre la corrosion dans les électrolyseurs à haute température dédiés à la production d’hydrogène décarbonée. Les couches élaborées présenteront une stœchiométrie, une structure, une microstructure et une texture contrôlées, et seront caractérisées in situ et ex situ par des techniques complémentaires. Le projet aboutira à une preuve de concept du couplage entre PVD combinatoire et optimisation bayésienne pour accélérer la découverte et l’optimisation de nouveaux matériaux. Cette thèse s’inscrit dans le programme doctoral international du PEPR DIADEM et réunira le CEA (Saclay), l’ESRF (Grenoble) et le NIMS (Japon).

Design accéléré de couches minces à base d’oxydes à haute entropie pour les énergies décarbonées

SL-DES-27-0050 - Modélisation par surrogate causal model pour les simulations sismiques haute performance par éléments fi

Fri, 02 Oct 2026 02:15:13 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Les simulations sismiques à haute résolution sont nécessaires pour comprendre la propagation des ondes sismiques dans des structures géologiques complexes. Cependant, les simulations par éléments finis nécessitent des ressources de calcul importantes, notamment pour explorer plusieurs scénarios ou prendre en compte les incertitudes. Ce projet de thèse vise à développer des surrogate modèles causaux qui réduisent les coûts de calcul tout en préservant la cohérence physique des simulations sismiques. L’approche proposée combine l’apprentissage automatique causal et le calcul haute performance (HPC). À partir de données générées par des simulations à grande échelle par éléments finis, les recherches porteront sur des méthodes permettant d’identifier des relations orientées entre les variables sismiques dans l’espace et le temps. Ces relations causales serviront ensuite à construire des surrogate modèles capables d’approximer certaines composantes des simulateurs numériques. Les incertitudes associées aux structures causales apprises et aux prédictions des modèles seront également quantifiées. Les méthodes développées seront intégrées dans des environnements de simulation parallèle, notamment ArcaneFEM et PSD, afin de permettre leur application à des problèmes de grande taille. Les résultats attendus comprennent des algorithmes d’apprentissage causal efficaces, des modèles de substitution capables de passer à l’échelle et des stratégies de simulation hybrides combinant méthodes numériques et intelligence artificielle. À terme, ces recherches visent à améliorer l’efficacité des simulations sismiques et à faciliter la quantification des incertitudes, le raffinement adaptatif du maillage et l’assimilation de données.

Modélisation par surrogate causal model pour les simulations sismiques haute performance par éléments finis

SL-DAM-27-0063 - Vélocimétrie Laser Haute Sensibilité par Fibre Optique Spéciale

Fri, 02 Oct 2026 02:15:13 Z

Domaine : Sciences pour l'ingénieur
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Dans le domaine de la physique des chocs, ou plus généralement de l'étude du comportement dynamique des matériaux, l'interférométrie laser Doppler a représenté une avancée considérable. Cette technique permet de mesurer des phénomènes rapides, allant de quelques nanosecondes à quelques microsecondes, et à grande vitesse, de l'ordre de plusieurs milliers de mètres par seconde. L'apparition de composants optiques fibrés dans le domaine des télécommunications a facilité la réalisation de systèmes fibrés. Ces systèmes offrent de nombreux avantages en termes d'exactitude et de reproductibilité des mesures. De plus, ils sont compacts et robustes. L'un des axes d'amélioration objet de la thèse consiste à augmenter la sensibilité des mesures sans augmenter la puissance laser. Un gain de 10 à 20 dB sur la détectabilité serait extrêmement bénéfique pour l'étude de matériaux diffusants et peu réfléchissants, tels que des assemblages de carbone-3D, ou pour la caractérisation d'un nuage de particules à haute vitesse issu d'une surface métallique après le passage d'une onde de choc intense (éjectas). Les fibres monomodes utilisées à 1550 nm et 532 nm limitent considérablement la quantité de signal optique collecté.

Vélocimétrie Laser Haute Sensibilité par Fibre Optique Spéciale

SL-DRT-27-0005 - Matériaux biosourcés 3D enrichis en ARNm pour la régénération osseuse : optimisation de la différentiati

Fri, 02 Oct 2026 02:15:13 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Ce projet de thèse vise le développement de «scaffolds» biorésorbables fonctionnalisés par des ARNm à base d’un polycation, la poly(L-lysine) et d’acide hyaluronique, selon différentes architectures. L’originalité de l’approche repose, d’une part, sur l’incorporation au sein de ces biomatériaux de séquences d’ARNm encapsulées dans des nanoparticules, codant pour des protéines clés de la régénération osseuse (VEGF, BMP), et d’autre part, sur l’étude de l’impact de l’organisation tridimensionnelle des polymères sur l’efficacité biologique du «scaffold». Cette approche vise à transformer les cellules présentes au site lésionnel en mini-pompes thérapeutiques par transfection in situ, assurant une production locale et prolongée des protéines d’intérêt à des doses physiologiques. Des approches d’intelligence artificielle seront utilisées comme outils d’aide à la conception pour analyser et exploiter les données expérimentales. Elles permettront d’orienter le design des «scaffolds» (composition, architecture, chargement en ARNm) en vue d’optimiser la différentiation ostéogénique, tout en réduisant le nombre d’itérations expérimentales.

Matériaux biosourcés 3D enrichis en ARNm pour la régénération osseuse : optimisation de la différentiation ostéogénique par des méthodes basées sur l’IA

SL-DRT-27-0004 - DETOX : MoDulation de la structure ElecTronique d’OXyde de tungstène par dépôt combinatoire en couches m

Fri, 02 Oct 2026 02:15:13 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Dans le cadre d’une collaboration entre le CEA-TECH, le CEA-INSTN, l’ICMCB, et le FSCEL-laRFIS de Montréal, nous proposons un sujet de thèse sur la modulation de la structure électronique d’oxyde de tungstène par dépôt combinatoire en couches minces. Le projet DETOX est dédié à la recherche accélérée de matériaux et vise en particulier le domaine des systèmes électrochimiques avec des applications en électrochromisme ou photo-électrocatalyse. Le couplage ou synergie entre les propriétés chromogéniques (modulation des propriétés optiques par un stimulus extérieur et en particulier de l’électrochromisme avec application d’une tension) et la photo-électrocatalyse s’appuie sur l’origine redox des 2 fonctionnalités induisant soit un changement de couleur soit la production d’H2 par craquage de l’eau. Se focalisant sur la voie couche mince et nommément la pulvérisation cathodique magnétron, l’identification de matériaux aux propriétés optimisées nécessite de balayer un grand nombre de conditions de dépôt, telles que la nature de la cible, la pression, l’atmosphère, induisant des modulations de structure, morphologie, composition. Dans cette recherche de matériaux performants, les dépôts combinatoires d’oxydes se révèlent être un outil très pertinent. Une telle approche couplée à l’utilisation d’outils d’intelligence artificielle pour prédire les matériaux ayant les meilleures propriétés et permettant leur optimisation conduit à un gain de temps significatif. S’appuyant sur un consortium de quatre équipes aux expertises complémentaires, le(a) doctorant(e) bénéficiera de l’aide des permanents impliqués dans le cadre du projet DETOX qui participeront activement aux travaux de recherche. Ces travaux seront menés dans le cadre du PEPR (Projet d’Equipements Prioritaires de Recherche) DIADEM coordonné par le CNRS et le CEA, dédié à la découverte accélérée de matériaux innovants assistée par Intelligence Artificielle. Ils seront réalisés conjointement principalement au sein de deux laboratoires de la région Nouvelle Aquitaine à Pessac (Plateforme Criblage Matériaux du CEA Tech (PRTT NA) et Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB) avec des aller-retours à Paris Saclay et à Polytechnique Montréal entre 9 mois et 12 mois de la thèse.

DETOX : MoDulation de la structure ElecTronique d’OXyde de tungstène par dépôt combinatoire en couches minces : Influence des défauts intrinsèques et extrinsèques sur les propriétés électrochimiques