Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
Les électrolytes amorphes en couche mince, tels que ceux à base de LiPON, sont des composants indispensables des microbatteries, qui sont de plus en plus utilisées dans le secteur de la santé. Ils constituent également des revêtements prometteurs pour les électrodes des batteries à l'état solide. Cependant, l'une de leurs principales limitations est leur conductivité ionique modérée. Une approche prometteuse pour lever ce verrou consiste à incorporer d'autres modificateurs de réseau que le P, tels que le Si ou le B. Néanmoins, notre connaissance limitée de la structure à l’échelle atomique de ces matériaux amorphes, à l’exception du LiPON, restreint les possibilités d’amélioration raisonnée de leur conductivité à l'aide de cette stratégie. La caractérisation des films minces par spectroscopie RMN par exemple, est d'autant plus complexe que les éléments B et Si sont sensiblement plus difficiles à observer par cette technique que le P. Ce projet vise à surmonter ces obstacles et à comprendre comment la combinaison de différents modificateurs de réseau influence l’organisation structurale de ces électrolytes en couche mince et permet d’augmenter ainsi leur conductivité ionique.
Pour répondre à cette question, nous étudierons leur structure et leur dynamique à l’échelle atomique en combinant des techniques avancées de spectroscopie RMN à l’état solide et de dynamique moléculaire ab initio. Nous démontrerons en particulier la possibilité de détecter les isotopes 11B, 14N, 15N et 29Si dans ces films minces. Les gains en résolution et en sensibilité offerts par les champs magnétiques ultra-élevés (jusqu'à 28 T) du spectromètre RMN 1,2 GHz seront particulièrement utiles pour observer les noyaux quadripolaires avec un spin I ≥ 1 (11B, 14N). Ces données expérimentales seront confrontées à des modèles structuraux et aux coefficients de diffusion des ions Li+ calculés par dynamique moléculaire ab initio.
Contexte :
Ce projet est financé dans le cadre du projet ANR Ampère. Le doctorat sera réalisé sous la direction d’Olivier Lafon à l’Université de Lille (https://uccs.univ-lille.fr/equipes-de-recherche/chimie-du-solide/rm2i et https://pro.univ-lille.fr/olivier-lafon) et d'Éric Furet à l'École Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (https://iscr.univ-rennes.fr/fr/inorganic-theoretical-chemistry-cti et https://iscr.univ-rennes.fr/fr/eric-furet). Ce projet bénéficiera de l'utilisation des spectromètres RMN à très hauts champs (800, 900 MHz et 1,2 GHz) de la plateforme de caractérisation avancée de l'Institut Chevreul et des moyens de calcul de l'équipe de chimie théorique inorganique de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes.

Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Contraintes et risques :