Objectifs d’ensemble:

Grace aux nanomatériaux, toute une physique nouvelle s’est développée ces dernières décennies, permettant ainsi l’apparition et le développement de nouvelles technologies : les nanotechnologies. Cette dernière a permis la conception et la fabrication de dispositifs fonctionnant sur des principes originaux.

Dans ce contexte général s'inscrit la thématique de l’équipe NM. L’objectif principal de recherche est l’utilisation de la physique, des sciences des matériaux et des procédés chimiques afin de maîtriser cette science, puis l’exploration et développement de nouveaux  nanomatériaux pour des applications technologiques dans les domaines de l’électronique, la catalyse, les énergies renouvelables, la photonique, l’optique et les capteurs.

L’équipe NM se fixe également l’objectif du transfert de technologie à travers des collaborations avec des institutions étrangères de recherche dans les domaines des nanomatériaux et nanotechnologies. Le savoir acquis permettra de former de jeunes chercheurs d’une part, et d’envisager la perspective d’applications industrielles d’autre part.

Fondements Scientifiques:

L’ensemble des actions de recherche de cette équipe portera sur trois familles des nanométériaux :

• Les nano-objets (nanoparticules, nanofibres, nanotubes…).

• Les matériaux nano-structurés en surface (multicouche ou revêtement nanostructuré).

• Les matériaux nanostructurés en volume

Les actions de recherche de l’équipe NM concerne les matériaux métalliques, céramiques et organiques nanostructurés ou nanorenforcés.

L’équipe NM envisage l’utilisation des méthodes de simulations atomistiques, ab-initio et dynamique moléculaire, pour la prédiction des propriétés physiques des nanomatériaux. 

L’équipe envisage également la synthèse des nanoparticules par les deux approches : Top-Down et Bottom-Up. Les surfaces nanostructurés et les matériaux nanostructurées dans la masse feront l’objet principal des investigations expériemantales.

Les proporiétés physiques et chimiques convoitées (simulation, théorie, expérience) sont :

•  Le comportement mécanique.

• Les propriétés électriques, notamment la supraconductivité des nanoparticules.

• Le pouvoir catalyseur.

• Les propriétés optiques et la photosensibilté.

• Le confinement quantique.

Liste exhaustive des membres de l’équipe par grade en commençant par les séniors

Objectifs d’ensemble:

Le processus de maintenance s’avère être l’un des principaux leviers d’action sur la performance globale des systèmes industriels, et dans lequel le Contrôle Non Destructif (CND) constitue une pièce maitresse.

Le CND prend une place de plus en plus importante dans tous les secteurs industriels de pointe. Les enjeux économiques associés au CND sont toujours très importants. Dans certains secteurs, comme le nucléaire ou les transports, en particulier aéronautiques et maritimes, ils se doublent d’un enjeu majeur lié à la sécurité du public.

L’objectif de notre équipe est d'élaborer des stratégies d’évaluations et de mise au point d’outils logiciels et de dispositifs de mesure permettant une meilleure prise en charge des problèmes de CND en vue de la caractérisation des défauts présents dans des pièces critiques de matériaux. Cet objectif s’inscrit dans un cadre général de la caractérisation des matériaux par des techniques non destructives et/ou non invasives. Le principe fondamental de celui-ci est l'utilisation conjointe des outils de modélisation et de l'expérimentation.

Il découle de cet objectif la maitrise de connaissances des phénomènes physiques liés au contrôle non destructif, en l'occurrence les phénomènes optiques, électromagnétiques, acoustiques, ultrasonores ainsi que le développement de modèles et de techniques expérimentales dédiés au contrôle non destructif. 

Les outils développés permettront à notre équipe d'acquérir un label en matière de CND et par voie de conséquence serviront à apporter des solutions réelles dans le tissu industriel environnant, voire national, tel que Base de maintenance de Sonatrach, Parc de pipeline de Sonelgaz, Base aéronavale militaire, Base aéronaval civile, Bases navales civile et militaire.

Fondements Scientifiques:

Lors de la mise en œuvre d’un outil de contrôle non destructif par courants de Foucault, l’étude paramétrique expérimentale peut s’avérer difficile pour plusieurs raisons : non disponibilité d’échantillons de matière pour étalons, multiplicité du nombre d’essais et des échantillons ou encore coût de fabrication d’un prototype de test. Depuis l’avènement des ordinateurs et, compte tenu en particulier de l’augmentation de leur puissance de calcul, la simulation numérique commence à remplacer l’expérimentation directe trop coûteuse et longue à mettre en œuvre; celle-ci n’est plus, de nos jours, qu’un moyen de vérification et de validation des calculs effectués sur machine.

Les outils de simulation sont par conséquent très utiles pour étudier l’influence de divers paramètres sur les phénomènes physiques mis en jeu. Ils mettent en œuvre les équations de la physique mathématique et les lois de comportement des matériaux qui régissent les interactions entre le champ (l'onde) et le matériau. Ainsi, la conception, le développement et l’optimisation des procédés de CND sont rendus possibles grâce à la modélisation et la simulation numérique des systèmes physiques.

Dans le domaine du CND, la modélisation vise à décrire l’interaction entre la cible et le capteur (source de champ). Elle permet de résoudre deux problèmes :

• Le problème direct : il consiste à mettre en œuvre un modèle mathématique qui permet de prédire les signaux du capteur en connaissant les paramètres de la cible (intensité de la contrainte, constantes élastiques ou thermiques, conductivité électrique, perméabilité magnétique, épaisseurs de la cible, dimension de la fissure, étendue de la corrosion, ,…).
• Le problème inverse : il consiste à remonter à tout ou à une partie des caractéristiques de la cible à partir des résultats de mesure correspondant aux signaux issus du capteur. Dans ce cas, il n’existe en général pas de relations mathématiques inverses explicites.

On doit noter que l’objectif premier visé en CND est de résoudre le problème d’inversion de données.

Selon le problème posé (fissure, corrosion, endommagement, contrainte,…), selon le matériau (anisotrope, hétérogène, soudures, composites), les études portent sur la validation de la méthode non destructive la mieux adaptée (méthodes électromagnétiques, ultrasonores, optiques, …).

Le thème de recherche principal concerne donc la caractérisation non destructive des matériaux et structures réels, avec 3 sous-thèmes :

1. Etude et modélisation de l'interaction Champ-Matériau, avec prise en compte de l’hétérogénéité, l’anisotropie, la multidiffusion, l’atténuation et du bruit de structure. Hypothèses de propriétés linéaires ou non linéaires.
2. Méthodes expérimentales et validation sur pièces réelles (réalité du matériau, de la géométrie, avec atténuation et bruit).
3. Optimisation du diagnostic (inversion du modèle direct, selon expérimentations obtenues sur pièce réelle, éventuellement fusion de données de CND, traitement d’image ou de signal).

Liste exhaustive des membres de l’équipe par grade en commençant par les séniors:

Objectifs d’ensemble:

Les percés technologiques réalisés au cours des derniers décennies reposent sur l’utilisation de matériaux fonctionnels qui répondent à des exigences très sévères. On cite ici comme exemple les domaines des capteurs, transducteurs ultrasons pour des applications médicales, imagerie sonore et les micro-positionneurs, les cristaux pour conversion de fréquences laser. Toutefois, de large domaines d’applications (fréquences, températures ou pressions) restent inaccessibles et nécessitent de nouveaux matériaux fonctionnels qui répondent à des conditions d’utilisation de plus en plus strictes. Le principal objectif de notre équipe est la prédiction des propriétés physiques difficilement mesurables des matériaux mal connus ou peu caractérisés par les méthodes premiers principes (DFT) (simulation à l’échelle atomique) et la méthode Monte Carlo (simulation à l’échelle mésoscopique) dans le but de leur valorisation. La méthode du datamining est aussi envisagée dans le but de prédire de nouveaux matériaux plus performants et qui répondent à des exigences technologiques bien précises.

Fondements Scientifiques:

La théorie de la fonctionnelle de la densité, DFT (Density Functional Theory), constitue actuellement l’une des méthodes les plus utilisées dans les calculs des propriétés de la matière (atome, molécule, solide). Elle permet une représentation exacte du système multiélectrons en interaction par un système sans interactions se déplaçant dans un potentiel effectif qui est fonction de la densité électronique ρ(r).  Durant les dernières décennies et depuis les premiers fondements de la DFT, des avancés considérables ont été réalisés tant sur le coté théorique que sur le coté implémentation des théories et des approches sur des codes de calcul.  Ces efforts ont aboutis à la mise au point de logiciels de calcul ab-initio très performants qui permettent aujourd’hui  le calcul premier principe d’un grand nombre de propriétés physiques de la matière. C’est dans cette thématique générale que  s’inscrivent  les activités de recherche de notre équipe.  Les propriétés physiques visées par les actions de recherche de notre équipe sont :

• Les structures cristallines et électroniques,

• Les propriétés élastiques, vibrationnelles et thermodynamiques,

• Les propriétés magnétiques,

• Les propriétés piézoélectriques et électro-optiques,

•  Les propriétés optiques linéaire et non linéaire.

Les transitions de phases et stabilités structurelles seront aussi scrutés et étudiés. Cette démarche concerne aussi l’étude des solutions solides et alliages pour des applications spécifiques.

Nos approches pour la détermination de ces propriétés sont basées principalement sur le calcul intensif moyennant des codes de calcul disponibles à notre équipe,  tels que Wien2K, ABINIT et CASTEP.

Finalement notre action s’inscrit dans le cadre de la formation de jeunes chercheurs et enseignants.