Description

Les réseaux de nanofils métalliques sont bien étudiés depuis maintenant deux décennies [Maurya et al., 2025]. Ils font notamment l’objet d’études physiques fort intéressantes (étude de la percolation, compromis transparence optique et conduction électrique, effets de l’échelle nanométrique etc). Sur le plan applicatif, ils constituent d’efficaces électrodes transparentes flexibles, et peuvent être intégrés par exemple dans des cellules photovoltaïques, des écrans tactiles, des films chauffants transparents, des OLEDs etc. L’idée n’est pas de synthétiser les nanofils métalliques au laboratoire (le LMGP travaille soit avec des nanofils commerciaux soit par collaborations avec des chimistes compétents), mais de déposer des réseaux sur des substrats de verre ou polymériques, d’étudier leurs propriétés physiques et leur stabilité. Afin d’augmenter cette dernière on dépose de façon conforme (souvent par Spatial Atomique Layer Deposition) une couche très mince (quelques nm d’épaisseur) d’oxyde métallique (ZnO, TiO2, Al2O3…) qui bloque la diffusion de surface des atomes d’argent et évite ainsi toute instabilité morphologique (i.e. sphéroïdisation) des nanofils métalliques. Ces derniers sont très souvent à base d’argent, mais on cherche à les remplacer par d’autres métaux (Cu…) ou des nanofils cœur-coquille (Cu@Ni...). Le but de la thèse est double. Sur un plan fondamental, on cherchera à poursuivre les travaux récents de recherche dans le cadre de la thèse de Buyun Zhang (bourse CRC 2023-2026) et de deux découvertes récentes au LMGP qui apparaissent marquantes : i/ la percolation duale (la percolation électrique et optique apparaissent pour deux densités de réseau très différentes) et ii/ l'anisotropie azimutale de l'émissivité infrarouge des réseaux alignés de AgNW. Sur un plan plus applicatif, le but est de mieux comprendre et optimiser les propriétés et la stabilité des réseaux AgNW, en vue d'intégrer ces électrodes transparentes dans des cellules solaires, des couches de faible émissivité (permettant un management thermique efficace) ou encore le « resistive switching ». Les approches considérées pour cette thèse concernent surtout un travail expérimental (fabrication, caractérisation des réseaux de nanofils métalliques), mais aussi une meilleure compréhension des propriétés physiques grâce à des modélisations physiques. Des approches d’éco-conception seraient aussi très utiles pour le projet de thèse ; par exemple en utilisant des nanofils d’argent issus non pas d’argent pur mais d’argent recyclé issu d'anciens panneaux photovoltaïques (collaboration en cours avec le SyMMES et l’entreprise ROSI). Remarque: le pdf joint à cette demande comporte une figure qui résume grossièrement le projet de thèse.

Compétences requises

Nous recherchons un(e) étudiant(e) très motivé(e), intéressé(e) par un projet interdisciplinaire. Il/elle devra posséder un Master 2 en science des matériaux ou nanomatériaux, en physique ou physico-chimie. Le bon sens, les compétences relationnelles, le dynamisme, la rigueur et l'esprit d'équipe seront appréciés. Les candidats doivent maitriser couramment l'anglais (niveau C1 exigé), et être capables de travailler en environnement multidisciplinaire et international.

Bibliographie

Dans les références récentes ci-dessous, les noms en gras sont ceux de doctorants dont l’école doctorale est ou fut IMEP2, ceux soulignés sont ceux des encadrants de la thèse demandée.
[Chernukla et al., 2025]: 'In situ multiscale investigation of capillary force-induced cold-welding of silver nanowire networks', Y. Chernukha, L. Bardet, M. Berthe, T. Lerond, J.-P. Mazellier, L. Gangloff, A. Denneulin, P. Diener, D. Bellet, ACS Omega 10 (2025) 2573818, 10.1021/acsomega.5c07063
[Maurya et al., 2025] : 'Recent advances in Metallic Nanowire based Transparent Electrodes: From Chemistry of Metallic Nanowires to Physics behind the conducting networks', S. Maurya, L. Labeyrie, K. Zimny, M. Del Mar Rodriguez-Robles, B. Zheng, S. Schumacher, D. Muñoz-Rojas, D. Bellet and M. Tréguer-Delapierre, Advances in Physics: X, 10 (2025) 2573818, 10.1080/23746149.2025.2573818
[Sekkat et al., 2024a] : “Towards Enhanced Transparent Nanocomposites based on Metallic Nanowire Networks coated with Metal Oxides: A Brief Review”, A. Sekkat, C. Sanchez-Velasquez, L. Bardet, M. Weber, C. Jiménez, D. Bellet, D. Muñoz-Rojas, and V. H. Nguyen, Journal of Materials Chemistry A 12 (2024) 25600, 10.1039/d4ta05370b
[Papanastasiou et al., 2024] : “Silver Nanowire Networks Coated with a Few Nanometer Thick Aluminum Nitride Films for Ultra-Transparent and Robust Heating Applications”, D.T. Papanastasiou, A. Mantoux, A. Crisci, H. Ribeiro, A. Hugo, H. Roussel, M. Weber, L. Rapenne, C. Jiménez, M. Fivel, D. Bellet, E. Blanquet, D. Muñoz-Rojas, ACS Appl. Nano Mater. 7 (2024) 12312–12322, 10.1021/acsanm.4c00044
[Khan et al., 2024] : 'Silver Nanowires-based Transparent Electrodes for V2O5 Thin Films with Electrochromic Properties', A. Khan, B. Faceira, L. Bardet, C. Sanchez-Velasquez, S. Nayak, C. Jiménez, D. Muñoz-Rojas, A. Rougier, D. Bellet, ACS Appl. Mater. Interfaces 16 (2024) 10439−10449, 10.1021/acsami.3c14419
[Baret et al., 2024] : 'Bridge percolation: electrical connectivity of discontinued conducting slabs by metallic nanowires”, A. Baret, L. Bardet, O. Dorian, D. Langley, F. Balty, D. Bellet, N.D. Nguyen, Nanoscale 16 (2024) 8361-8368, 10.1039/d3nr05850f
[Bardet et al., 2024] : 'Exploring the degradation of silver nanowire networks under thermal stress by coupling in situ X-ray diffraction and electrical resistance measurements', L. Bardet, H. Roussel, S. Saroglia, M. Akbari, C. Jiménez, D. Muñoz-Rojas, A. Denneulin, D. Bellet, Nanoscale 16 (2024) 564; 10.1039/d3nr02663a
[Sekkat et al., 2024b] : “Rapid and open-air fabrication of highly-stable and flexible transparent heaters based on MgO/Silver Nanowire network nanocomposites', A. Sekkat, D. T. Papanastasiou, M. A. Ghani, H. Roussel, M. Weber, L. Rapenne, C. Jiménez, D. Muñoz-Rojas, D. Bellet, Advanced Materials Technology 8 (2023) 2301143; 10.1002/admt.202301143
[Bardet et al., 2023] : 'Silver Nanowire Networks: A Physical Model Describing Their Reversible Domain under Electrical Stress and Stability Enhancement thanks to SnO2 Coating', L. Bardet, M. Akbari, C. Crivello, L. Rapenne, M. Weber, C. Jiménez, D. Muñoz-Rojas, D. Bellet, ACS Applied Nano Materials 6 (2023) 15234–15246; 10.1021/acsanm.3c03008
[Gassab et al., 2023] : “Dielectric study of cost-effective, eco-friendly PVA-glycerol matrices with AgNW electrodes for transparent flexible humidity sensors”, M. Gassab, D.T. Papanastasiou, A. Sylvestre, D. Bellet, C. Dridi, S. Basrour, Advanced Materials Interfaces 10 (2023) 6; 10.1002/admi.202201652

Mots clés

nanofils métalliques, réseaux percolants, électrode transparente, émissivité infrarouge, Stabilité sous contrainte, flexibilité mécanique