The MRS (Materials, Radiation, Structure) team gathers researchers from complementary disciplines (physicists, chemists, geochemists, crystallographers), who develop and use cutting edge experimental and methodological tools, mastering the whole experimental process from synthesis, to physical and structural measurements. We share a marked specificity for extreme conditions studies and are strongly involved into CRG instruments at the Grenoble large facilities (ESRF, ILL). The systems under study range from magnetoelectric oxides to intermetallic materials for energy, through semiconductor nanowires, cultural heritage materials and hydrothermal fluids.
Etudes structurales des matériaux anciens et objets d’art : pigments et cosmétiques (Antiquité, Renaissance, Amérique pré-Colombienne), céramiques et décors, jades… Application des méthodes cristallographiques et techniques synchrotron. Utilisation de micro-faisceaux sur ces composés très inhomogènes (analyses chimique et structurale à l’échelle des grains élémentaires). Collaboration C2RMF (Musées de France). Etude de matériaux hybrides archéo-mimétiques : piégeage de molécules chromophores dans des matrices nanoporeuses. Actions : GDR, conférences (SR2A 2005 ou ECM 2007), écoles (HERCULES Specialized Course 2007)
Eric Dooryhee, Jean Louis Hodeau, Michel Anne, Pauline Martinetto [Institut Néel, CNRS, Grenoble]
Ph. Walter, G. Tsoucaris, J. Castaing, M. Cotte, E. Welcomme [C2RMF, CNRS, Paris]
Ph. Sciau [CEMES, CNRS, Toulouse]
Ph. Goudeau [SP2MI, Poitiers]
R. Chapoulie, C. Pacheco [IRAMAT, CNRS, Bordeaux]
M. Sanchez del Rio [ESRF, Grenoble]
archéologie – art – synchrotron – cristallographie – micro-structure
Depuis plusieurs années, se développe au sein de l’équipe une activité scientifique originale sur les archéo-matériaux en général, et sur les produits de soin et de beauté du monde antique Euro-Méditerranéen en particulier (collaboration : Ph. Walter, C2RMF Paris). Ces composés sont souvent très bien conservés et, en tant que produits à usages religieux, rituels, esthétiques, sanitaires et artistiques, ils forment un corpus riche pour accéder à certaines pratiques et au savoir-faire de certaines sociétés anciennes.
Les premières expériences (@ESRF : BM16, ID22, ID21, ID31) ont porté sur les cosmétiques de l’Egypte Ancienne (2000 ans A.C.) : provenance, composition, recettes et préparation[1]. Nous montrons que ces produits, préparés à partir de minéraux de plomb naturels et de chlorures de plomb synthétiques, correspondent à des formulations thérapeutiques précises[2]. Dotés de propriétés astringentes selon plusieurs auteurs anciens (probablement dues aux propriétés bactéricides ou bactériostatiques du plomb), ces composés étaient utilisés par voie externe en application locale pour soigner plusieurs maladies de la peau ou des yeux et traiter les cheveux. L’idée maîtresse de ce travail consiste à caractériser ces matériaux (aux échelles structurales et moléculaires) afin d’en extraire les informations (à la fois qualitatives et quantitatives) sur la provenance et les modes de préparation. Par exemple, via l’étude des profils de raie de diffraction, nous avons pu relier la microstructure de la galène, ingrédient majoritaire des khôls égyptiens, aux procédés de préparation des poudres (broyage, tamisage, chauffage)[3]. Cette étude fut l’occasion d’appliquer pour la première fois une méthode directe de simulation des profils de raie de diffraction haute résolution par des fonctions ab initio.
Plus récemment, nous avons étendu cette méthodologie et ces analyses physico-chimiques aux peintures : fresques gallo-romaines[4], peintures de Méso-Amérique de l’époque pré-hispanique[5], peintures de chevalet de la Renaissance Allemande[6](Cranach, Dürer, Grünewald, Holbein). Ces peintures sont réalisées à partir de pigments minéraux broyés (à base de fer, mercure, plomb, mais aussi cuivre ou étain pour les pigments verts ou jaunes) mélangés à des liants organiques. A nouveau, il s’agit d’interpréter la microstructure et les propriétés (couleur, adhérence, granulométrie) de ces composés comme une signature des pratiques et expertises des artistes aux époques concernées. Nous nous intéressons aussi à la stabilité et à la transformation de ces pigments (effets d’altération). _
Ce projet se développe dans le cadre d’une collaboration soutenue avec l’équipe de Ph. Walter du C2RMF (CNRS Paris). Notre contribution porte sur l’analyse de la microstructure et sur les études cristallographiques des phases présentes[7], dont certaines ont pu se former sur des échelles de temps ou des environnements non accessibles au laboratoire. Une part importante est dédiée à l’application de certaines techniques synchrotron et à l’utilisation de micro-faisceaux sur ces composés très inhomogènes (analyses chimique et structurale à l’échelle des grains élémentaires). Nous caractérisons à la fois des produits de fouille ou des sections minces de peinture et des reproductions ou répliques (composés synthétisés au laboratoire). Il s’agit de combiner plusieurs techniques (µ-XRF, µ-XRD, µ-FTIR et µ-XANES) et d’adapter les méthodologies d’analyse aux archéo-matériaux (imageries 2D et 3D de spéciations chimiques et minérales). L’enjeu consiste à extraire des informations structurales et chimiques quantitatives sur ces matières, en présence de : faibles quantités, mélange de phases, impuretés, désordre ou phases mal cristallisées, substrat, inhomogénéités, … Ces méthodologies concernent à la fois des domaines aussi variés que les Sciences de la Terre, de l’Environnement, ou de l’Astrophysique.
Depuis nos premières expériences à l’ESRF en 1997, cette activité s’est largement déployée. Les études physico-chimiques des matériaux du patrimoine par rayonnement synchrotron se placent dans un contexte national et international qui a considérablement évolué au cours des 5 dernières années. A présent, en France par exemple, l’ESRF[8] et SOLEIL[9] qualifient ces études au sein des thématiques émergentes, et les placent dans leurs perspectives futures et leurs programmes de recherche à part entière.
E. Dooryhée et collaborateurs (P. Martinetto, M. Anne, J-L. Hodeau, C. Dejoie,…) se sont progressivement engagés dans un certain nombre d’actions autour des études cristallographiques et spectroscopiques des archéo-matériaux, incluant le recours aux techniques synchrotron et les actions de formation (SR2A 2005, GDR 2762, HSC5,…). Ces actions nationales et internationales visent :
d’une part à placer l’approche cristallographique au sein des stratégies d’analyse des objets d’art et des matériaux archéologiques ;
d’autre part, à appliquer les nouvelles méthodologies utilisant le rayonnement synchrotron (tomographie, imagerie, spectroscopies, haute résolution, …) à l’étude des archéo-matériaux ;
à promouvoir ces approches analytiques sur grands instruments auprès des communautés concernées de SHS.
[1] Martinetto P., Dooryhée E., Anne M., Talabot J., Tsoucaris G., Walter P. (1999) – Cosmetic recipes and make-up manufacturing in Ancient Egypt revealed by synchrotron X-ray powder diffraction. ESRF Newsletter, 32, pp. 10-11. Walter P., Martinetto P., Tsoucaris G., Bréniaux R., Lefebvre M.A., Richard G., Talabot J., Dooryhée E. (1999) – Making make-up in Ancient Egypt. Nature, 397, pp. 483-484. Martinetto P., Anne M., Dooryhée E., Drakopoulos M., Dubus M., Salomon J., Simionovici A., Walter P. (2001) – Synchrotron X-ray micro-beam studies of ancient Egyptian make-up. Nucl. Instr. and Meth. B181, pp. 744-748.
[2] thèse de P. Martinetto, co-direction M. Anne, Ph. Walter et E. Dooryhée, UJF 2000
[3] Ungar T., Anne M., Dooryhée E., Martinetto P., Ribarik G., Walter P. (2002) – Tracing back fabrication procedures of ancient Egyptian make-ups by X-peak profile analysis using the Fourier coefficients in whole profile fitting of ab-initio physical functions. Journal of Applied Physics, 91-4, pp. 2455-2465.
[4] E. Dooryhée, M. Anne, I. Bardiès, J-L. Hodeau, P. Martinetto, S. Rondot, J. Salomon, G.B.M. Vaughan, Ph. Walter. Non destructive synchrotron X-ray diffraction mapping of a Roman painting. Appl. Phys. A 81 (2005) 663-667.
[5] M. Sanchez del Rio, P. Martinetto, A. Somogyi, C. Reyes-Valerio, E. Dooryhée, N. Peltier, L. Alianelli, B. Moignard, L. Pichon, T. Calligaro, J-C. Dran. Microanalysis study of archaeological mural samples containing Maya blue pigment. SpectroChimica Acta B59 (2004) 1619-1625.
[6] Welcomme E., Walter P., Bleuet P., Hodeau J-L., Dooryhee E., Martinetto P., Menu M. Applied Physics A : Materials Science & Processing 89, 4 (2007) 825-832. Thèse de E. Welcomme (2007).
[7] P. Martinetto, M. Anne, E. Dooryhée, Ph. Walter, G. Tsoucaris. Synthetic hydrocerussite, 2PbCO3.Pb(OH)2, by X-ray powder diffraction. Acta Crystallographica C58 (2002) i82-i84.
[8] ESRF Newsletter 2006 vol. 44 « Art and history at the ESRF »
[9] Patrimoine à Soleil
Au sein de l’équipe ’Fluides Supercritiques’ nous nous intéressons à l’étude in situ des structures moléculaires caractérisant les fluides en conditions hydrothermales. Les objets de nos investigations sont les structures du solvant (essentiellement H2O, H2O+NaCl et CO2) et des solutés avec pour objectif de relier ces structures avec les propriétés de fluides dans ces conditions élevées de température et de pression.
En effet, ces fluides sont ceux présents dans la croûte terrestre, que ce soit dans des environnements de sub-surface, dans des conditions hydrothermales plus sévères, de type magmatiques, ou en dans des massifs souterrains de stockage (séquestration géologique du dioxyde de carbone dans les aquifères par dissolution ou par carbonatation dans les roches basiques). Dans tous les cas, les applications concernent le transport et la spéciation de métaux par les fluides. Ces métaux peuvent être polluants (mobilité et biodisponibilité de métaux toxiques en sub-surface), des métaux à haute valeur économique (Cu, Au, Ag, W, U, etc.) dont les dépôts se créent dans des conditions hydrothermales-magmatiques, ou des métaux présents dans les roches interagissant avec les gaz stockés (Fe, Mg présents dans les roches basiques). Dans toutes ces situations, il est primordial de comprendre les processus d’interactions locales qui sont à l’origine des propriétés de transport/précipitation de ces milieux fluides, ainsi que la spéciation des espèces présentes, donnée essentielle pour comprendre la géochimie du système.
Les techniques auxquelles nous faisons appel sont nombreuses : spectroscopie d’absorption de rayons X, diffusion inélastique, diffusion aux petits angles, spectroscopie Raman optique. Toutes ont pour point commun leur sensibilité à la structure locale dans le fluide, de quelques angstroems à quelques centaines d’angstroems. De même, toutes nécessitent que nous dévelopions une instrumentation haute pression/haute température originale permettant de parcourir in situ le diagramme de phase.
Jean Louis Hazemann (DR2, Institut Néel, CNRS)
Denis Testemale (CR1, Institut Néel, CNRS) Sont également très impliqués dans notre activité :
l’équipe de FAME : Olivier Proux (OSUG, CNRS), Eric Lahera (OSUG, CNRS) et William Delnet (OSUG, CNRS), pour l’expérimentation HP et l’interfaçage de la manip sur la ligne FAME, etc.
le pôle Instrumentation de l’Institut : Alain Prat, Rémy Bruyère, Céline Goujon pour le développement HP, contrôle-régulation HP/HT, etc.
Joël Brugger et son équipe (Adelaide University), sur la spéciation des métaux dans les fluides hydrothermaux, essentiellement par spectroscopie d’absorption de rayons X.
Gleb S. Pokrovski (Géosciences-Environnement-Toulouse), sur la spéciation des métaux dans les fluides hydrothermaux, essentiellement par spectroscopie d’absorption de rayons X.
Jean Dubessy (Géologie et gestion des ressources minérales et énergétiques de Nancy), analyse vibrationnelle de H2O et D2O en conditions supercritiques par spectroscopie Raman.
François Guyot (Muséum d’Histoire Naturelle de Paris, IMPMC), sur la dissolution de minéraux (cinétique, spéciation), appliqués au stockage géologique du CO2. Spectroscopie d’absorption de rayons X et Raman.
Aude Picard (Tübingen University) et Isabelle Daniel (Laboratoire de Géologie de Lyon) sur l’effet de la pression sur le fonctionnement respiratoire de bactéries (Dissimilatory Metal Reduction), par spectroscopie d’absorption de rayons X.
Cécile Konn (IFREMER) sur la biogéochimie des dorsales océaniques (transformation de matière organique en conditions hydrothermales). Expérimentation HP/HT de labo et spectrométrie Raman.
Marco saitta (Institut de Minéralogie et de Physique de la Matière Condensée, Paris), étude structurale et vibrationnelle des liaisons hydrogène en solution aqueuse supercritique par simulations de dynamique moléculaire ab initio sur l’eau et l’eau deutérée.
Au sein de la thématique Matériaux intermétalliques magnétiques et conditions extrêmes nous nous intéressons à l’étude des structures cristallographiques et des propriétés physiques remarquables des matériaux magnétiques. Ces matériaux peuvent inclure différents éléments tels que des métaux de transitions, des éléments de terre-rare et des métalloïdes et présentent des structures cristallines originales et des propriétés physiques remarquables.
Les techniques auxquelles nous faisons appel sont nombreuses : diffraction de rayons X et de neutrons, spectroscopied’absorption de rayons X (XANES, XMCD), diffusion inélastique des neutrons, analyses thermiques ATD, DSC. Mesures magnétiques (susceptibilité magnétique, mesures d’aimantation, anisotropie magnétique) et de transport. Nous nous appuyons particulièrement sur la sensibilité de la diffraction neutronique pour déterminer les structures magnétiques, leur évolution et les diagrammes de phases en fonction de la composition, la température et la pression. site de D1B
Magnétisme sous pression : Acad. Sciences Rép. Tchèque Pr. Z. Arnold et Pr. J. Kamarad
Magnétisme : Université Babes Bolyai Cluj Napoca Pr. E. Burzo, V. Pop
Synthèse d’hydrures métalliques :Institute for Energy Technology, Kjeller, Norway, Pr. V.A. Yartys
Haute pression d’hydrogène : Griffith university Australie, Pr E. Gray et T. Blach
Spectroscopie Mössbauer : University of Missouri Rolla Pr. G.J. Long
Spectroscopie Mössbauer : Université de Liège, Belgique Pr F. Grandjean
Calcul de structure électronique : TU Dresde Pr. M. Richter et M. Kuzmin
Champs magnétiques intenses : LCMI, M. Guillot
Synthèse d’hydrures métalliques : LCMTR Thiais M. Latroche, V. Paul-Boncour et F. Cuevas
Composés de cérium, Effet Kondo : ICMCB B. Chevalier
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Acid rain was a big environmental problem caused by air pollution in the 1980s, but which we no longer talk about. The solution to that problem was the development of efficient catalysts capable of removing contaminants from automobile fuels that contribute to the formation of acid rains. Nowadays, we have other contaminants causing air pollution, such as SO2, CO2 and certain nanoparticles. Unfortunately, there is no magic solution and the catalyst is our best tool in combating the release of pollutants into the air. Catalysts are materials that can promote chemical reactions. They convert toxic components into non-toxic ones and play a fundamental role in cleaning up automobile fuels. Nevertheless, the optimization of industrial catalysts remains a challenge. To better understand their complex structure-functionality relationships, it is crucial to characterize their inner structure with high resolving power and sensitivity, which allows the detection of defects or unexpected deposits of materials in their structure during operation, thereby reducing their lifetime. This can not only help us to improve their manufacturing but also to boost the industrial investment in the development of new catalyst technologies aimed at solving the major societal problem of air pollution.
Ptychographic X-ray Computed Tomography (PXCT) is a 3D X-ray microscopy technique that has revolutionized the characterization of technical catalysts, which are multicomponent bodies, shaped for their application, consisting of active phases, supports, and additives. PXCT results enable the characterization of the complexity of the structure-property-function relationships of those catalysts. In a recent study, we characterized samples of hydrodesulfurization (HDS) catalysts. The removal of sulfur from crude oil is an essential catalytic process in the petroleum industry, safeguarding the production of clean refined petroleum products, such as diesel, kerosene, and jet fuel. It allows the creation of ultra-low-sulfur diesel, which is critical to reduce the emission of toxic sulfur dioxide (SO2) by trucks and other automotive vehicles. However, the effectiveness of this procedure depends on the structural arrangement of the HDS catalysts used in the oil refinery because it determines the accessibility of reactants to the active sites on the inner surface of a porous matrix. A series of commercial samples of HDS catalysts, with increasing loading of the active material (typically a metal), were analyzed by PXCT. The results revealed a build consisting of two unexpected interwoven support matrices whose porosity differs regardless of the metal load. This first-time observation of a biphasic build has the potential to deepen our understanding of a wide range of hydroprocessing catalysts. These results will allow for further diffusivity calculations enabling a better distribution of the active phase in the next‐generation HDS catalysts.
Further reading
Ihli, L. Bloch, F. Krumeich, K. Wakonig, M. Holler, M. Guizar-Sicairos, T. Weber, J. C. da Silva, J. A. van Bokhoven, “Hierarchical Structure of NiMo Hydrodesulfurization Catalysts Determined by Ptychographic X‐ray Computed Tomography”, Angewandte Chemie International Edition 59(39), 17266-17271 (2020). [doi: 10.1002/anie.202008030] [HAL: hal-02900805]
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We study the structure properties relation of semiconducting nanowires (NWs) using transmission electron microscopy (TEM), optical spectroscopy and electron transport. Additionally, we use electrical in-situ biasing of nanowires in the TEM to learn more about the electrical properties at nm length scales.
For more information about this and people to contact, please click here.
Example of an in-situ experiment where a solid state reaction between an Aluminum contact on a SiGe nanowire is started using Joule heating and studied in-situ in the TEM. (Link to publication: 10.1021/acsanm.0c02303)
To achieve 3D X-ray imaging, the method typically used is Computed Tomography (CT). Most of the X-ray imaging technique will enable 2D imaging, but in combination with CT, one can obtain 3D images of the sample. The 2D imaging experiment is repeated for each tomographic angle, by rotation the sample typically, over 180 or 360 degrees. By cast the 2D images into tomographic reconstruction algorithms, the volumetric imaging of the sample is obtained. For this reason and as examples, we will call the techniques as follows: Diffraction tomography (diff-tomo), Phase Contrast Imaging (PCI) tomography, holographic tomography, speckle-tracking tomography, Coherent Diffraction Imaging (CDI) tomography, and Ptychographic X-ray Computed Tomography (PXCT).
X-ray Ptychography (also referred as far-field X-ray ptychography) is a coherent diffractive imaging technique capable of providing highly detailed images of a sample’s complex-valued transmittance. A collection of coherent diffraction patterns is generated by scanning across the sample with a spatially confined illumination and sufficient overlap of adjacent illumination footprints. These overlapping illuminations introduce redundancy in the data, which is exploited to simultaneously provide information on specimen and illumination. The spatial resolution is not limited by the incoming beam size, but rather by the highest scattering vector in which speckles can be detected. The ptychographic phase retrieval consists in an iterative algorithm which will reinforce consistency between each scan position and the corresponding diffraction pattern, linked by Fourier transforms, as well as consistency between the adjacent scan positions due to the overlap. This redundancy allows us to simultaneously retrieve the amplitude and phase shifts of the wavefield past the object and the incoming wavefield function (probe).
Near-field X-ray ptychography (NFP) is a variant of far-field X-ray ptychography in the holographic regime which has recently been implemented at the ID16A beamline of the ESRF. NFP relies however on a magnification geometry, in which the sample is positioned in a defocused position downstream of focus of a divergent beam to achieve a given pixel size. Consequently, the spatial resolution will be limited by the focus size upstream the sample, different from the far-field ptychography. However, if the beam focus can be small as in the ID16A beamline, near-field ptychography allows us to measure a larger field-of-view than the far-field version in less time which is a big advantage for the nanoimaging of large scaled-up materials. NFP is able to retrieve a sample’s complex-valued transmission function from multiple near-field diffraction images, each with a lateral shift of the sample within the 1st Fresnel Zone and with a structured illumination. The structured illumination brings transverse diversity: i.e., the scattering direction changes at different lateral positions in comparison to the scattering of the object in plane waves. The phase retrieval in NFP is very similar to that of far-field X-ray ptychography, with the difference that the consistency between each scan position and the diffraction pattern is linked by Fresnel transforms rather than by Fourier transforms.
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La détermination de la structure atomique et moléculaire de phases cristallines est une étape clé dans l’étude des matériaux et dans la compréhension de leurs propriétés physiques. Ceci est vrai aussi bien dans le domaine de la recherche fondamentale que dans celui des applications.
Avec l’importance croissante des matériaux nanostructurés les méthodes de rayons X de détermination de structures se heurtent de plus en plus souvent à leurs limites. Notamment dans le cas de poudres nanométriques de structures complexes, la diffraction des rayons X ne permet pas toujours de déterminer la structure atomique, voire même les paramètres de maille. Ces problèmes sont encore plus flagrants si la poudre est multiphasée.
La méthode émergente de la cristallographie aux électrons permet de proposer des solutions dans ces cas difficiles. En effet, un faisceau d’électron permet de faire des expériences de diffraction sur monocristal utilisant une particule selectionnée d’une poudre. On peut également obtenir des images avec une résolution atomique de la même particule dans le MET.
Dans ce projet les différentes voies de la cristallographie aux électrons seront explorer afin de trouver la méthode la mieux adaptée à un matériau donné. Les différentes possibilités sont :
l’acquisition d’images « haute résolution » qui peuvent, dans certains cas et grâce à un traitement d’image, donner un modèle de la structure
mesure des intensités diffractées en mode précession et application des « méthodes directes » afin de trouver un modèle de la structure
combinaison des intensités diffractées avec les phases des facteurs de structure obtenues par TF d’images « haute résolution »
Ces méthodes seront appliquées à des matériaux multiférroïques, des matériaux hybrides et des matériaux pharmaceutiques qui souffrent tous de l’inconvénient d’être disponibles uniquement sous forme de poudres généralement multiphasées.
Clichés de diffraction électronique de l’axe de zone [1 1 1] de Mn2O3 obtenus par la méthode classique de diffraction à aire sélectionnée (à gauche) et par la diffraction électronique en précession (à droite).
Holger Klein
Maria Bacia
Fourier ptychography is a variation of the idea of the synthetic aperture microscopy (SAM) method. Instead of scanning the sample, it is illuminated from different angles, and a bright-field image is recorded at each angle. These images are therefore combined to extend the numerical aperture of the microscope objective and thus improve spatial resolution without resorting to fluorescent markers. Fourier ptychography is therefore a super-resolution method which exceeds the diffraction limit and which has the advantage of being a non-invasive method, without marking and with a very wide field of view.
In view of the principle of reciprocity of microscopy, this method is the Fourier counterpart of conventional ptychography, where the locations of the sample plane and the plane of the aperture are effectively switched. This is a bright field imaging approach that uses images generated from illumination at different angles, with overlap in Fourier space of the contrast transfer function to the retro-focal plane of the lens, to create an image with enhanced SBP. This overlap introduces redundancy in the data, which makes it possible to simultaneously obtain images of intensity and phase contrast of the sample, as well as the pupil function of the microscope through an iterative algorithm, derived from that of X-ray ptychography.
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Many researchers of our team are involved in the scientific activity of synchrotron and neutron national equipments (Collaborative research groups) located in the European ESRF and ILL facilities. The three instruments that concern our group are :
D2AM at ESRF, dedicated to structural investigations using anomalous scattering in materials science, with two instruments : a Kappa diffractometer and a small angle scattering camera.
FAME at ESRF, dedicated to x-ray absorption experiments for structural investigation of (very) diluted systems of environmental, material and biological interest.
D1B at ILL, which is a high intensity powder diffractometer with an 128° PSD.
Position type: Stages Master-2 & Thèse
Contact: den Hertog / Martien - 04 76 88 10 45
The aim of this internship is to contribute to the data treatment of so-called four-dimensional scanning transmission electron microscopy (4D STEM) results. In these experiments, a focused electron probe is raster scanned over the sample, and a diffraction pattern is acquired at each probe position. The presence of an (electric) field in the sample results in a deflection of the transmitted beam. Therefore, careful analysis of the transmitted beam position can give access to electric fields with atomic spatial resolution.
Position type: Stages Master-2 & Thèse
Contact: LAURA CHAIX - 04 76 88 78 05
The purpose of this internship will be to explore, in details, the multiferroic properties of GeFe2O4. The main goal is to understand the microscopic mechanisms behind this property through magnetization and electrical measurements complemented by symmetry analysis and/or numerical calculations.
Position type: Post-doc
Contact: Julio Cesar DA SILVA - 0476887411
This postdoc position is fully funded by an ANR (French National Research Agency) project for 18 months. The main goal of this postdoctoral project is the methodological development of a novel high-resolution 3D hyperspectral imaging for the characterization of technical catalysts by combining X-ray computed tomography and spectral-ptychography. Progress in catalysis has always been motivated by societal needs, such as environment, energy, and fuels, with the goal of improving the efficiency of the catalytic process on a technical scale. Technical catalysts are complex multicomponent bodies consisting of active phases, supports, and additives in shaped forms suitable for their application. Understanding the complexity of their structure-property-function relationships is very challenging. Ptychographic X-ray Computed Tomography (PXCT) is the 3D X-ray nanoimaging technique that overcomes these challenge and has revolutionized their characterization. The addition of spectral capabilities to PXCT will provide the locations and chemical state of the metals that promote or poison the catalysts with high sensitivity and high spatial resolution within the 3D microstructure.
Position type: Thèses financées
Contact: Julio Cesar Da Silva - 0476887411
This PhD student position is fully funded by an ANR (French National Research Agency) project for 36 months. The main goal of this Ph.D. project is the development of a novel 3D hyperspectral nanoimaging methodology for the characterization of technical catalysts by combining X-ray computed tomography and spectral-ptychography. Progress in catalysis has always been motivated by societal needs, such as environment, energy, and fuels, with the goal of improving the efficiency of the catalytic process on a technical scale. Technical catalysts are complex multicomponent bodies consisting of active phases, supports, and additives in shaped forms suitable for their application. Understanding the complexity of their structure-property-function relationships is very challenging. Ptychographic X-ray Computed Tomography (PXCT) is the 3D X-ray nanoimaging technique that overcomes these challenge and has revolutionized their characterization. The addition of spectral capabilities to PXCT will provide the locations and chemical state of the metals that promote or poison the catalysts with high sensitivity and high spatial resolution within the 3D microstructure.
Position type: Stages Licence & Master-1
Contact: ISNARD Olivier - 0476881146
Cadre général :
Le sujet s’inscrit dans le cadre des recherches effectuées par une équipe travaillant sur les propriétés physiques et structurales de matériaux. Nous cherchons à améliorer les propriétés des matériaux actuels et aussi à élaborer de nouveaux composés dont il faut comprendre les propriétés fondamentales.
Les matériaux de cette famille peuvent, selon leur composition et leurs propriétés, avoir des applications variées allant des aimants permanents utilisés dans l’électrotechnique, ou les détecteurs aux matériaux pour l’enregistrement de haute densité ou la microélectronique moderne dite de spin.
Position type: Stages Master-2 & Thèse
Contact: ISNARD olivier - 0476881146
The internship is aimed to investigate the magnetic phase diagram of selected RFe2 compounds and analyze their complex behavior at the crossover between competing interactions of ferro and antiferromagnetic type. In order to modify and probe the magnetic properties, we will use insertion of hydrogen atom within the lattice thus modifying the structure at an atomic scale. This fundamental research will be performed both before and after hydrogen insertion aiming to determine the influence of hydrogen insertion on the physical properties ranging from crystal structure to magnetic , thermal and transport properties.
Position type: Stages Master-2 & Thèse
Contact: DA SILVA, Julio Cesar - 0476887411
The importance of catalysis is unequivocal in terms of economy, the impact on the quality of life, and in the fight against pollutant emissions. Yet despite tremendous relevance, understanding the complexity of these catalysts and their structure-property-function relationships has been largely neglected, mainly due to limitations of the characterization techniques. Ptychographic X-ray Computed Tomography (PXCT) is the 3D X-ray nanoimaging technique that overcomes these shortcomings. However, data post-processing to extract physical parameters out of the data is still challenging, but crucial for the optimization of these catalysts in oil-industry…
More information is available in the attached PDF document.
Position type: Stages Master-2 & Thèse
Contact: Lepoittevin Christophe - 04 56 38 71 92 | Toulemonde Pierre - 04 76 88 74 21
The M2 internship consists of synthesing new nickelate superconductor bulk samples using several methods of synthesis (solid state reaction, sol gel, high pressure – high temperature elaboration). It also includes the study of the structural, magnetic and electronic properties of the synthesized nickelates, thanks to the various experimental setups available in our laboratory. Measurements under very high pressure, in particular x-ray diffraction or transport measurements will be envisaged. Complementary structural characterisation by transmission electron microscopy can be carried out if necessary.
Position type: Stages Master-2 & Thèse
Contact: Martinetto/ Pauline - 04 76 88 74 14
Cultural Heritage materials – This research topic is proposed within the framework of the UGA Cross Disciplinary Program PATRIMALP, which brings together research laboratories studying ancient artworks. Here, we focus on the analysis of relief decorations found on artworks of the late Middle Ages. Our aim is to perform non-invasive X-ray powder diffraction (XRPD) and fluorescence (XRF) measurements of artworks on site, by using a mobile instrument developed at Néel Institute. Thanks to such an instrument it becomes possible to reach a chemical and structural characterization of cultural heritage artefacts, paintings, sculptures, etc. without the need to displace them or to take samples.
Position type: Stages Master-2 & Thèse
Contact: BOUVIER Pierre - 04 76 88 79 90
L’oxyde de vanadium, VO2, est un composé très connu, notamment parce qu’il présente une transition isolant/métal réversible proche de la température ambiante, qui permet d’envisager son utilisation dans des dispositifs électroniques (interrupteur thermique) ou des réflecteurs optiques (le passage vers l’état métallique modifie la réflectivité du matériau dans le visible). Malgré une littérature abondante depuis plus de 70 ans, les aspects microscopiques associés à cette transition ne sont toujours pas bien compris.
Position type: Stages Master-2 & Thèse
Contact: Holger Klein - 04 76 88 79 41
Metal-organic frameworks (MOFs) are materials that can be tailored for their structure and properties by assembling organic functional molecules with metal atoms. The wide range of different MOFs have enabled their use in numerous applications including catalysis, storage of fuels (hydrogen, methane), capture of carbon dioxide, proton conductors for fuel cells, photovoltaics, sensors and electronic materials. The development of these materials is closely dependant on structural characterizations but for most MOFs it is notoriously difficult to obtain large enough crystals of sufficient quality for X-ray structure analysis.
Person in charge: Stephane GRENIER, Holger KLEIN
Permanents
Students & Post-docs & CDD
Julio Cesar DA SILVA
Personnel Chercheur - CNRS
julio-cesar.da-silva@neel.cnrs.fr
Phone: 04 76 88 74 11
Office: F-207
Martien DEN-HERTOG
Personnel Chercheur - CNRS
martien.den-hertog@neel.cnrs.fr
Phone: 04 76 88 10 45
Office: F-313
Jean-Louis HAZEMANN
Personnel Chercheur - CNRS
Jean-Louis.Hazemann@neel.cnrs.fr
Phone: 04 76 88 74 07
Office: F-419
Jean-Louis HODEAU
Personnel Chercheur - CNRS
Jean-Louis.Hodeau@neel.cnrs.fr
Phone: 04 76 88 11 42
Office: F-413
Laetitia LAVERSENNE
Personnel Chercheur - CNRS
laetitia.laversenne@neel.cnrs.fr
Phone: 04 76 88 90 96
Office: F-310
Christophe LEPOITTEVIN
Personnel Chercheur - UGA
christophe.lepoittevin@neel.cnrs.fr
Phone: 04 56 38 71 92
Office: F-402
Pauline MARTINETTO
Personnel Chercheur - UGA
Pauline.Martinetto@neel.cnrs.fr
Phone: 04 76 88 74 14
Office: F-410
Salvatore MIRAGLIA
Personnel Chercheur - CNRS
salvatore.Miraglia@neel.cnrs.fr
Phone: 04 76 88 79 42
Office: F-206
Pierre TOULEMONDE
Personnel Chercheur - UGA
pierre.toulemonde@neel.cnrs.fr
Phone: 04 76 88 74 21
Office: F-417
Elena BAZARKINA
Personnel Chercheur - CNRS
Phone: 04 76 88 25 47
Office: ESRF-LOB 2-50
Referent: Jean-Louis HAZEMANN
Bruno Cesar DA SILVA
Personnel Chercheur - CNRS
bruno-cesar.da-silva@neel.cnrs.fr
Phone: 04 76 88 11 66
Office: F-311
Referent: Martien DEN-HERTOG
Ranjana-Rani DAS
Personnel Chercheur - CNRS
Office: F-401
Referent: Claire COLIN
Morgane GERARDIN
Personnel Chercheur - UGA
Phone: 04 56 38 70 19
Office: F-401
Referent: Pauline MARTINETTO
Mads HANSEN
Personnel Chercheur - UGA
Office: F-401
Referent: Pierre TOULEMONDE
Nikita KONSTANTINOV
Personnel Chercheur - UGA
nikita.konstantinov@neel.cnrs.fr
Phone: 04 76 88 74 03
Office: F-203B
Referent: Olivier ISNARD
Kylia MARCUS
Personnel Chercheur - CNRS
Office: F-401
Referent: Laetitia LAVERSENNE
Julius-Andrew NUNEZ
Personnel Chercheur - CHED-PhilFrance
julius-andrew.nunez@neel.cnrs.fr
Office: F-401
Referent: Laetitia LAVERSENNE
Zahra SADRE-MOMTAZ
Personnel Chercheur - CNRS
zahra.sadre-momtaz@neel.cnrs.fr
Phone: 04 76 88 78 13
Office: F-422
Referent: Martien DEN-HERTOG
Baptiste VALLET-SIMOND
Personnel Chercheur - UGA
baptiste.vallet-simond@neel.cnrs.fr
Phone: 04 76 88 74 03
Office: F-203B
Referent: Olivier ISNARD
Lorella MASCI
Personnel Chercheur - Floralis UGA-Filiale
Phone: 04 76 88 13 11
Office: V-108
Referent: Patricia DERANGO
Ariane PINTO
Personnel Chercheur - UGA
Office: F-401
Referent: Pauline MARTINETTO