ANR DENSE
Structures nano-denses
Financement : ANR PRC, 739 798 € (référence ANR-21-CE08-0005-05)
Coordinateur(s):
- Stoian (LabHC, Saint-Etienne, PI),
- F. Courvoisier (Femto-ST, Besançon),
- A. Tanguy (LaMCoS, INSA-Lyon),
- G. Kermouche (LGF, Ecole des Mines de Saint-Etienne)
- A-M Seydoux-Guillaume (LGL-TPE, Saint-Etienne)
Établissement porteur : UJM Saint-Etienne
Établissements partenaires : CNRS, INSA et EMSE
Durée : 2021 – 2026
Résumé du projet
Le projet DENSE propose une technique innovante pour créer de nouveaux matériaux de haute densité jusqu’à de nouvelles structures cristallines (matériaux durs, minéraux). L’idée est de créer des conditions extrêmes grâce à des irradiations laser ultrarapides (fs) confinées dans le volume à l’échelle nanométrique, pour générer de nouvelles phases. La technique implique l’utilisation de faisceaux laser avancés et de géométries non diffractives qui peuvent conduire à des conceptions innovantes de densification et à des niveaux de confinement énergétique sans précédent. Des techniques d’observation quantitative multi-échelles sont proposées afin de dresser l’évolution temporelle de la matière, permettant d’identifier les processus de transformation. Les propriétés mécaniques des nouvelles formes structurelles seront évaluées à l’aide de tests nanomécaniques innovants pour évaluer les performances mécaniques de ces phases par rapport à leur structure. Ainsi, en combinant des mises hors équilibre ultra-rapides avec de fortes contraintes thermo-mécaniques, nous cherchons à identifier les sources et processus de transformation. Nous nous basons sur l’utilisation de sources d’irradiation modulées spatio-temporellement, sur l’observation de la dynamique des structures et sur la simulation de nouvelles phases et l’évaluation de leurs propriétés mécaniques. Le consortium pluridisciplinaire de DENSE (LabHC, FEMTO-ST, LaMCoS, LGF-EMSE et LGL-TPE) possède une vaste expertise en ingénierie de faisceau laser, en sondage de phénomènes laser, en simulation de transformation de la matière, sur le sujet des matériaux vitreux et avec des compétences en caractérisation électronique, structurelles et mécanique, afin de répondre au mieux aux défis posés par le projet. L’enjeu de DENSE est de porter le dépôt d’énergie à des niveaux record, de valider des scénarios de transformation basée sur l’évolution dynamique et d’accroître la compréhension de la structure des matériaux, de leur métastabilité et propriétés mécaniques.
Transformation (amorphisation partielle) d’un monocristal de zircon en réponse à une impulsion laser ultra-rapide (fs). Image réalisée en Microscopie électronique en Transmission à haute résolution (STEM-ADF)