Objectifs: Présenter les différentes méthodes d'élaboration et caractérisation des matériaux nanostructurés en mettant en avant les aspects techniques et fondamentaux.

Programme: Notions de Nucléation et Croissance. Technique du vide : Mesure du vide, les différentes pompes à vide. Techniques physiques d’élaboration : Evaporation, ablation laser, pulvérisation cathodique, épitaxie par jet moléculaire. Techniques chimiques d’élaboration : procédé Sol-Gel, dépôt chimique assisté par plasmas. Microscopies optiques, électroniques et atomiques : microscopes bi/tri-noculaires, interférentiels, confocaux, MEB, MET, AFM, STM. Diffraction des Rayons X : Diffraction aux petits/grands angles, applications de la diffraction aux couches minces, émergences (micro-diffraction, tomographie X)

Pré-requis; Connaissances de base en physique des matériaux

Compétences attendues: Connaître les principes des divers procédés d’élaboration et de caractérisation de matériaux fonctionnels sous forme de couches minces . Etre capable de préciser les méthodes de dépôts à utiliser en fonction du matériau à élaborer sous forme de couche mince et des applications envisagées.  Etre capable d’identifier les méthodes de caractérisation à utiliser pour déterminer les propriétés structurales et morphologiques des matériaux de basse dimensionnalité. 

Objectifs: Donner les principes physiques à la base des propriétés des nano-structures. Etudier les matériaux multifonctionnels et applications.

Programme: Principes de la nano-physique. Du bulk à des géométries confinées, macro-méso-nano échelles. Transitions de phases dans les matériaux à dimensions réduites. Matériaux multifonctionnels. Ferroélectriques, ferroélastiques, ferromagnétiques, supraconducteurs. Propriétés à 0D, 1D, 2D, 3D. Couplage des propriétés physiques, multiferroïques, sandwiches magnéto-supraconducteurs. Dispositifs d’application dans les mémoires de stockage. Systèmes semi-conducteurs. Quantum dots, super-réseaux, les fils quantiques. Transport balistique, tunneling. Systèmes électroniques à base de carbone, fullerènes, nanotubes et graphène. Nanoélectronique

Pré-requis: Physique générale au niveau de L3 et S1 de PHINAM

Compétences attendues:  Contexte théorique de la nanophysique. Compréhension profonde des phénomènes à l'échelle nanométrique

Objectifs 

Obtention d'une expérience pratique en modélisation et physique

Programme  

Méthode de Monte-Carlo, Modélisation numériqu d'ensembles micro-canoniques et canoniques, Modélisation des systèmes discrets statistique de type Ising, algorithme de Métropolis, Simulation “ab-initio” de premier principes. Méthode de dynamique moléculaire. Applications: Ingénierie des matériaux, chimie, pharmacies en oeuvre des procédés d’élaboration et de traitement des matériaux en surface

Pré-requis

Cours de mécanique quantique de licence

Compétences 

attendues

Connaître les  principes de base des différentes méthodes propres à la  physico-chimie qui permettent de déterminer une structure moléculaire (méthodes de Huckel, Muffin Tin, ab initio, DFT, dynamique moléculaire et leurs limites). Traitement de la corrélation.  Utilisation courante d’un logiciel de chimie quantique (GAMESS, GAUSSIAN, CRYSTAL)

Objectifs: Donner les approfondissements sur les techniques spectroscopiques: Raman, Infra-rouge, UV-Visible et Optique en champ proche et Spectroscopie d’impédance.

Programme: Spectroscopie Raman: Introduction à la spectroscopie, Théorie de la diffusion élastique et inélastique, diffusion Stokes et anti-Stokes, Tenseurs Raman, règles de sélection Raman, méthode expérimentale, applications. Relations Kramers-Kronig, Spectroscopie uv-visible proche infrarouge en champ lointain et champ proche: ellipsométrie, spectroscopies de transmission et de réflexion, d’absorption, SNOM. Problèmes reliés aux couches minces. Stratégies de modélisation spectrale. Spectroscopie d’impédance : Les analogues électriques des processus physico-chimiques. Transport de charge dans les phases homogènes ; en présence de gradients de concentrations. Les techniques de mesure d’impédance. Analyse des données. Applications. 

Pré-requis: Diffusion de la lumière par un dipôle électrique, 

Compétences attendues: Étudier des matériaux par les technique de spectroscopie Raman

Objectifs: Sensibiliser les étudiants au monde de la recherche et à la pratique présentation de projets et de la recherche bibliographique via des sources d’informations internationales.

Programme: Présentation des structures de recherche aux niveaux local, français, européen, mondial, Présentation et communication des résultats de la recherche. Revues scientifiques. Rapporteurs. Soumission d’article. Bases de données des preprints en ligne.  Conception “Open Science”, Les analyses bibliographiques. Les indicateurs et leurs limites. Activités “Outreach” de sensibilisation. Mobilité scientifique. Organisation du réseau de recherche distribué. Montage et évaluation des projets

Pré-requis: Connaissances acquises au cours  “Gestion de Projet et Gestion de l’Innovation” ou équivalent

Compétences attendues: Avoir une expérience pratique de l'organisation du réseau de recherche, la gestion de l'équipe de recherche, la préparation des projets, l'expertise et l'évaluation des projets.

Objectifs: Donner les bases nécessaires leur permettant d'aborder et de traiter les problèmes industriels relatifs aux traitements chimiques et physiques des surfaces.

Programme: Description des techniques et mises en oeuvre des procédés d’élaboration et de traitement des matériaux en surface. Technique par voie humide: méthodes sol-gel. Dépôts électrochimiques (généralités, étude de cas). Technique par voie sèche: CVD, PVD , PECVD. Techniques de caractérisation spécifiques à l’étude des surface : XPS, LEED, énergie de surface, BET...

Pré-requis: Connaissances de base en physique des matériaux

Compétences attendues: Etre capable de définir une surface et de déterminer ces effets, d’identifier les différentes techniques de traitement de surface ainsi que leurs paramètres expérimentaux. Connaître les avantages et inconvénients des techniques présentées

Objectifs: Etudier les différentes phases des cristaux liquides, leurs propriétés viscoélastiques, optiques et électrooptiques ;

Programme: Introduction à la physique des cristaux liquides : nématiques, cholestériques et smectiques. Minimisation de l’énergie libre de plusieurs systèmes cristaux liquides et en matière molle. Défauts topologiques ; classification de Frank. Disinclinaisons et dislocations. Rhéologie des cristaux liquides. Régime d’écoulement et régime dynamique. Viscosité, déformation, contrainte de cisaillement, modèle de Maxwell et de Kelvin-Voigt.  

Effets de la chiralité sur la structure et les propriétés physiques des phases liquides cristallines : polymorphisme, brisures de symétrie et paramètres d’ordre, anisotropies. Hélicité et ferroélectricité. Phases torsadées TGB et PB. Réflexions sélectives. Effet guide d’onde. Cellules TN, SSFLC, PSCT. Réponses statiques et dynamiques sous diverses sollicitations externes (ancrage, confinement, champs, ondes). Modes de relaxation autour de quelques transitions de phases. 

Pré-requis: Connaissance de la physique générale et des disciplines enseignées en PHINAM, S1 et S2 ou équivalent

Compétences attendues: Connaissance de la théorie et des méthodes de la physique des cristaux liquides et de la physique de la matière molle.