Doctorant en structure et réactivité des nano-alliages à haute entropie par microscopie électronique (

Sujet de thèse :
La thèse se propose de mettre en œuvre des méthodologies avancées de microscopie électronique à transmission (MET) pour l’étude des alliages métalliques à haute entropie. Les Alliages à Haute Entropie (AHE) sont des alliages multi-métalliques composés d’au moins cinq éléments différents, avec chacun des concentrations atomiques allant de 5 % à 35 %. Il a été démontré que la présence d’un grand nombre de métaux peut entraîner la formation de solutions solides monophasées, comblant dans certains cas le gap de solubilité des métaux immiscibles dans des composés bi- et tri-métalliques (Y. Yao et al., Science 2018, 359, 1489). Au-delà de l’intérêt fondamental pour la compréhension de leur structure et composition chimique, ces alliages sont utilisés comme plateformes pour la découverte des nouveaux matériaux pour l’électrocatalyse et le stockage d’hydrogène, en s’appuyant sur des prédictions issues d’approches d’intelligence artificielle appliquées à des données simulées (T. A.A. Batchelor et al. Joule 2019, 3, 834–845).
La microscopie électronique à transmission permet d’obtenir des informations sur la structure atomique et la composition chimique des alliages avec une résolution atomique. Dans le cadre de cette thèse la microscopie électronique sera utilisée dans le but d’entrainer des réseaux neuronaux à partir des données expérimentales donnés expérimentales de structure des AHE, mais aussi pour suivre en temps réel leur évolution à l’échelle du nanomètre lors de certaines réactions d’électrocatalyse. Les objectifs visés plus particulièrement sont les suivants :
1. Mettre en place un protocole d’analyse par MET à "haut débit" pour accélérer la caractérisation structurale et pouvoir ainsi analyser un grand nombre d’AHE. Par la suite, il s’agira d’entrainer des réseaux neuronaux avec les données expérimentales obtenues par MET couplées aux propriétés électrocatalytiques du même ensemble d’AHE, dans le but de découvrir des nouvelles compositions d’électrocatalyseurs multi-métalliques. Ce premier objectif s’inscrit dans le cadre du projet M2P2_HEA du PEPR Diadème, qui vise à la découverte des nouveaux électrocatalyseurs multi-métalliques grâce à l’utilisation des approches d’intelligence artificielle.
2. Etudier le mécanisme de formation de ces alliages par microscopie électronique in situ en phase liquide, à l’aide d’un porte-échantillon dédié.
3. Etudier, toujours par microscopie électronique in situ, l’évolution des AHE à l’échelle nano lors de réactions d’électrocatalyse pour des applications dans le domaine de l’énergie, comme l’électro-oxydation de l’éthanol ou l’éléctroreduction de l’oxygène dans les piles à combustible.

Contexte :
Le candidat (H/F) rejoindra l'école doctorale en Physique et Chimie Physique (ED 182) de l'Université de Strasbourg. Le projet sera réalisé au sein du groupe 3D TEM de l'Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS). Notre e
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