Théorie de la Science des Matériaux
Responsable : Nathalie VAST
Laboratoire des Solides Irradiés
Notre activité de recherche fondamentale concerne la modélisation des matériaux, surfaces, interfaces et nanostructures pour en étudier les propriétés physiques : structure atomique, défauts de structure et impuretés, propriétés électroniques, transport électronique, thermique, et thermoélectricité, et génération de faisceaux de particules rapides.
La modélisation ab initio basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité permet en particulier le calcul de l’interaction électron-phonon et phonon-phonon pour l’étude des transports électronique et thermique. La dynamique moléculaire permet l’étude de propriétés mécaniques telles que la fatigue cyclique des métaux. L’interaction laser-solide en régime ultracourt et à très haute intensité laser est modélisée par simulations numériques particle-in-cell pour optimiser le couplage laser-solide.
Les thématiques principales sont :
– les matériaux pour l’énergie : vers un traitement ab initio de la thermoélectricité
– la conception de matériaux à tenue mécanique renforcée, fatigue cyclique des métaux
– amélioration du couplage laser-plasma surdense, et plasmonique à l’échelle quantique.
Les simulations effectuées permettent des comparaisons avec de nombreux types d’expérience : spectroscopie d’électrons et spectroscopie optique pour les électrons et les phonons, mesures de temps de vie, microscopie à force atomique, conductivité électroniques et thermiques.
Dans le cadre du projet SIRTEQ, ces compétences sont utilisées pour la modélisation, à l’échelle quantique, des défauts ponctuels tels que le centre NV dans le diamant ou dans le carbure de silicium SiC, en lien avec les expériences faites au Laboratoire des Solides Irradiés ou au Laboratoire Aimé Cotton.