Sujets de thèses

Liste non exhaustive des thématiques de thèses réalisables au département

Etude des fondements de la mécanique quantique au moyen des mesures faibles quantiques (valeurs faibles, phases géométriques, géométrie des états, espace de phase, paradoxes quantiques...)
Modélisation et mise en évidence expérimentale des lois de propagation des faisceaux lasers aux interfaces en spectroscopies optiques non linéaires (SFG, SHG) ; application au cas du moment angulaire orbital de la lumière
Etude théorique ou/et expérimentale de la notion de trajectoire du photon au sein d’interféromètres en optique quantique et classique

Etude des interactions entre nanomatériaux et modèles de parois cellulaires par spectroscopie vibrationnelle de génération de fréquences somme (SFG).
Etude des mécanismes d’interaction entre médicaments (ex. anesthétiques, chimiotérapeutiques, anticoagulants…) et des modèles de parois cellulaires par spectroscopie SFG.
Etude de la relation entre organisation et réponse optique non-linéaire (ONL) de chromophores ONL intercalés au sein de bicouches lipidiques, en vue d'applications en imagerie biomédicale.
Etude de la structure et de l’organisation de la couche d’eau orientée à la surface du graphène, par le biais de sa réponse optique non-linéaire vibrationnelle.

Synthèse et caractérisation de matériaux bidimensionnels de type dichalcogenure de métaux par CVD (Chemical vapor deposition) pour des applications de détection de gaz.
Synthèse et caractérisation de structures hybrides à base de Nitrure de Bore et de graphène par CVD (Chemical vapor deposition).

Etude numérique aux éléments finis d'un modèle de concentrateur solaire plan
Développement de méthodes d’analyses de surface et d’analyses optiques pour la caractérisation de matériaux d’objets de patrimoine
Etude interdisciplinaire de l’interaction de la lumière et du rayonnement thermique avec des structures photoniques résultant de l’évolution des fonctions biologiques de certaines espèces animales ou végétales

Simulations numériques des propriétés optiques et des réponses spectroscopiques (EELS) de systèmes plasmoniques : nanoparticules métalliques et semi-conductrices, matériaux 2D, ...
Simulations numériques des propriétés structurales et électroniques des matériaux carbonés et des matériaux 2D : Croissance et signatures spectroscopiques (STM, Raman)

Reprogrammation des macrophages vers le phénotype M1 par exposition à des particules alpha
Investigation de l'effet FLASH inverse avec des particules de haut LET

Etude des mécanismes de dépôt de couches de polymères, d'oxydes ou de nanoparticules dans des plasmas à basse pression (interaction plasma-surface).

Dépôt par plasma de couches à gradient de composition, partant d'un oxyde vers un polymère organométallique. Ce travail se fera en collaboration avec l'Université Laval (Québec), avec applications visées dans le domaine des implants dentaires.

Etude par XPS et ToF-SIMS d'interfaces entre matériaux organiques et inorganiques.
Utilisation de méthodes numériques (analyse multivariée, A.I.) pour le traitement de données complexes issues des spectrométries ToF-SIMS et/ou XPS.

Etude expérimentale (Dual Comb Spectroscopy – DCS, Quantum Cascade Laser Spectroscopy - QCLS) et théorique (modélisation semi-classique) des paramètres collisionnels (largeurs, déplacements et/ou interférences) de raies d’absorption infrarouge de molécules en phase gazeuse
Etude, par DCS et/ou QCLS, de polluants atmosphériques, depuis les hautes températures des gaz résiduels de combustion jusqu'aux plus basses températures de l'atmosphère
Analyse de spectres atmosphériques terrestres et/ou planétaires obtenus par télédétection à partir du sol ou de l'espace– co-tutelle avec l’Institut royal d'Aéronomie Spatiale de Belgique

Simulations numériques des propriétés optiques de systèmes photoniques variées tels que les cristaux photoniques ou les métamatériaux
Etude de la lumière lente dans les systèmes photoniques twistés en vue de la réalisation de mémoires quantiques
Etude des propriétés d'émission de métamatériaux d'indice de réfraction proches de zéro (conception de laser, de source de photons uniques)
Conception numérique d'un détecteur électromagnétique à ondes gravitationnelles
Etude des propriétés photoniques de voiles solaires

Participation à la synthèse expérimentale et in-silico de films microstructurés avec inclusion de nanoparticules métalliques favorisant la résonance des plasmons de surface : programmation C++ et parallélisation (multi-GPU et/ou CPU) de NASCAM, étude de l'influence des paramètres de dépôts et de la température sur la diffusion des nanoparticules, étude des propriétés optiques et électriques, validation expérimentale.
Investigation de la pulvérisation magnétron réactive de nitrure de métaux de transition sous NH3, pour dépôt durs.
(synthèse PVD et caractérisations plasma, quantification de l'hydrogène dans les couches, détermination des propriétés mécaniques par mesures in situ et ex situ, et compréhension de l'influence de l'hydrogène sur les propriétés des films).
Barrière thermique dense par dépôt magnetron, application au SiC et BN. Compréhension de la relations entre des propriétés mécaniques et thermiques et les paramètres de décharges.

Optimisation de l’efficacité de l'extraction de lumière au sein des diodes électroluminescentes organiques : Structuration de la couche émettrice à l’échelle moléculaire.
Modélisation de la fluorescence thermiquement activée retardée (TADF) de composés émetteurs de lumière pour des applications dans les diodes électroluminescentes.
Modélisation des propriétés mécaniques et de transport de charge au sein de polymères conjugués.
Etude théorique des propriétés optoélectroniques d’émetteurs de lumière pour des applications en information quantique.

Etude par microscopie d'effet tunnel de la croissance de couches de semiconducteurs bi-dimensionnels sur substrats de silicium