Simulation ab initio des propriétés diélectriques des polymères H/F

Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.

Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).

Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.  

Référence

2021-19628  

Description de l'unité

Service de Recherches de Métallurgie Physique
voir la description de l'unité sur le site de l'Université Paris-Saclay:
https://www.universite-paris-saclay.fr/laboratoires/service-de-recherches-de-metallurgie-physique-des/isas/dmn

Description du poste

Domaine

Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Simulation ab initio des propriétés diélectriques des polymères H/F

Sujet de stage

Le sujet du stage porte sur la simulation des propriétés diélectriques des polymères par des méthodes ab initio (basées sur la théorie de la fonctionnelle de la densité). Les détails de la démarche et des objectifs attendus se trouvent dans la description de l'offre, ci-dessous.

Durée du contrat (en mois)

Propriétés diélectriques de polymères avec défauts

Description de l'offre

Les isolants des câbles électriques sont, la plupart des fois, constitués de polymères. Il s'agit de matériaux complexes, incluant le polymère proprement dit mais aussi des additifs (antioxydants, plastifiants, retardateurs de flamme). Ces matériaux évoluent avec le temps, ils vieillissent (typiquement par oxydation) plus ou moins rapidement en fonction de leur environnement. Parmi les conditions les plus contraignantes sont celle rencontrées par les câbles des centrales nucléaires, où l'irradiation participe au processus de vieillissement. Parmi les méthodes non destructives, la reflectométrie et la spectroscopie diélectrique permettent de sonder les propriétés fonctionnelles des câbles (donc leur qualité d'isolants) et d'en extraire leurs permittivité réelle et complexe, et de voir donc l'évolution de ces propriétés avec le vieillissement du câble. Il n'est toutefois pas facile de faire le lien entre défauts à l'échelle microscopique et modifications des propriétés macroscopique. Pour cela il faut être capable de simuler, à partir de l'échelle atomique, les variations des propriétés diélectriques induites par les modifications chimiques qui interviennent à l'échelle moléculaire. Le but de ce stage est d'appliquer des méthodes de simulation à l'échelle atomique (dites ab initio) afin de prédire, en fonction des concentrations des espèces créées au cours du vieillissement (carbonyles de différentes formes, insaturations, ruptures de chaîne ou réticulations) leurs fonctions diélectriques, dans les limites de haute et basse fréquence, mais aussi en fonction de la fréquence. Pour cela les calculs ab initio, notamment de la polarisabilité [1] de certaines molécules, seront associés à des modèles classiques, pour la variation en fréquence [2], et d'autres plus récents [3] pour des matériaux nanostructurés.

[1] A. Rizzo et al., J. Chem. Phys. 121, 8814 (2004) https://doi.org/10.1063/1.1802771.
[2] F. Kremer and A. Schönhals, Eds. Broadband dielectric spectroscopy. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2003. https://doi.org/10.10007/978-3-3-642-56120-7.
[3] A. Natan, N. Kuritz, and L. Kronik, "Polarizability, Susceptibility, and Dielectric Constant of Nanometer-Scale Molecular Films: A Microscopic View," Adv. Funct. Mater., vol. 20, no. 13, pp. 2077 -2084, May 2010, https://doi.org/10.1002/adfm.200902162.

 

Moyens / Méthodes / Logiciels

Langages de scripting (python, awk, shell), Quantum-Espresso, evtl. fortran, c++

Profil du candidat

Formation en physique ou chimie théorique, en particulier physique/chimie du solide.

Méthodes numériques, programmation, connaissance de l'environnement Linux.

Localisation du poste

Site

Saclay

Localisation du poste

France, Ile-de-France, Essonne (91)

Ville

Saclay/Gif sur Yvette

Critères candidat

Langues

Anglais (Courant)

Diplôme préparé

Bac+5 - Master 2

Formation recommandée

Physique ou chimie

Possibilité de poursuite en thèse

Oui