Composés thermoélectriques soufrés présentant des paires libres d'électrons – LISBON

Le projet de recherche appliquée LISBON proposé ici, vise à faire progresser la connaissance des matériaux sulfurés avec des structures cristallines complexes en tant que matériaux thermoélectriques. Ces matériaux sont reconnus pour leurs efficacités dans la production d'électricité à partir de la chaleur perdue générée par les industries, le transport routier, les centres de données... L'approche scientifique est basée sur l'étude de matériaux sulfurés massifs qui contiennent des cations avec une paire libre d'électrons (tels que les ions Sb3+, Bi3+, ou même Te4+) pour tirer parti à la fois d'une structure cristalline complexe et de l'effet de « rattling » pour supprimer la conductivité thermique du réseau. La méthodologie comprend la synthèse, le traitement des poudres, les techniques de frittage, les analyses de structure et de microstructure, les mesures des propriétés de transport et les calculs théoriques. Le projet LISBON a pour objectif principal de synthétiser des minéraux sulfurés naturels qui nécessitent généralement une énergie élevée (températures et pressions) pour se former, en utilisant des méthodes de synthèse originales telles que les procédés hydro/solvothermales ou encore de mécanosynthèse à haute énergie. Ces méthodes de synthèse pourraient produire des matériaux en poudre monocristallins ou nanocristallins, qui sont parfaitement adaptés pour effectuer des caractérisations structurelles de pointe telles que la fonction de distribution par paires au laboratoire CRISMAT. Le projet LISBON nécessite un doctorant pour mener à bien les taches visées. L'élève devra synthétiser des matériaux et utiliser des techniques complémentaires de caractérisation structurale (fonction de distribution de paires, microscopie électronique à transmission et diffraction de neutrons) pour décrire non seulement la structure cristalline d'une maille élémentaire, mais également l'agencement cristallographique de plusieurs cellules. Ces caractérisations structurelles « à grande échelle » nous fourniront des informations utiles concernant les relations structure-propriétés.