Thèse Structure Électronique des Systèmes Polycristallins 4F et 5F par Diffusion Résonante Inélastique de Rayons X H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes École doctorale : PHYS - Physique Laboratoire de recherche : European Synchrotron Radiation Facility Direction de la thèse : Pieter GLATZEL ORCID 0000000165328144 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-24T23:59:59 Les composés contenant des éléments 4f ou 5f sont étudiés afin de comprendre la nature fondamentale de la liaison chimique et des propriétés à l'état solide. Ces systèmes jouent également un rôle important dans un large éventail d'applications telles que la catalyse, les aimants, l'énergie nucléaire et les dispositifs d'affichage. Acquérir une meilleure compréhension de leur structure électronique est essentiel pour décrire à la fois leur comportement physique et leurs liaisons. Cependant, les spectroscopies conventionnelles et les modèles théoriques peinent souvent à démêler les phénomènes localisés (atomiques), gouvernés par les multiplets, de l'hybridation avec les états des ligands.

La diffusion inélastique de rayons X résonante (RIXS) offre une sonde exceptionnellement sélective de ces matériaux, donnant accès aux excitations de valence, à la séparation de champ cristallin et à la covalence, avec une sensibilité à la fois à l'élement chimique et à la symétrie locale. Dans ce projet, nous combinons des mesures RIXS à dépendance angulaire avec un nouveau cadre théorique basé sur les tenseurs, qui permet la quantification des dépendances angulaires et de polarisation dans des échantillons en poudre.

Les résultats expérimentaux seront comparés à des simulations de structure électronique basées sur la théorie de la fonctionnelle de la densité, qui rendent compte de l'hybridation avec les ligands, et sur des méthodes de chimie quantique, qui décrivent les fortes corrélations et les effets de trou de coeur. L'application de cette stratégie intégrée à des composés de lanthanides et d'actinides sélectionnés permettra d'obtenir des métriques quantitatives de covalence, d'évaluer les outils théoriques pour les systèmes à électrons f, et d'établir des tendances systématiques au sein des séries des terres rares et des actinides.

Le résultat sera une méthodologie robuste et transférable, permettant des tests rigoureux des modèles théoriques en confrontant leurs prédictions aux résultats issus des spectroscopies photon entrant/photon sortant. Ce projet fournira des lignes directrices pour la conception de géométries de mesure optimisées sur les lignes de lumière synchrotron modernes. Recherche fondamentale sur les proprietés electroniques des composés à base d'elements 4f et 5f.