Contexte :

La description thermodynamique et a fortiori cinétique des transitions de phases dans le fer fait partie des problèmes non résolus, puisque à la complexité des interactions électroniques s’ajoute l’importance des effets de température (phonons, entropie). Il s’agit d’un élément indispensable pour comprendre la physique du coeur de la Terre. Cette problématique est également centrale pour les mécanismes de transitions dits martensitiques (transitions qui peuvent se décrire par un mouvement collectif et ordonné des atomes) et couple de façon intime l’évolution de la structure électronique et le comportement macroscopique.
Lors d’une transition martensitique dans un monocristal, certaines symétries sont brisées pour former plusieurs variants. Par exemple, dans la transformation cubique centrée (BCC) vers hexagonal compact (HCP) dans le fer à 15 GPa, un monocristal de fer se scinde en 6 variants HCP, d’orientation différente. Comme cette transformation s’accompagne de déformation, une interaction élastique entre variants peut contrarier cette transformation car une énergie élastique liée aux variants en interaction doit être considérée. Cette énergie dépend fortement du nombre de symétries brisées, et de la déformation des variants.

Objectif du post-doctorat :

Le sujet post-doctoral porte sur l’étude des transformations dans le fer près du point triple FCC-BCC-HCP, vers 12G Pa et 750 Kelvin. Lors d’une transformation, par ex. BCC->HCP, les variants de la troisième phase (par ex. FCC) peuvent intervenir comme catalyseurs de la transformation, car les interactions élastiques BCC/FCC + FCC/HCP sont plus faibles. Ces phases intermédiaires ayant des déformations très différentes, la sensibilité à la contrainte appliquée est elle aussi très altérée par leur présence. A l’heure actuelle, une description fondamentale et générale des mécanismes des transitions solides-solides près de points triples est un problème ouvert.
Le sujet post-doctoral comporte deux parties :

• Dans un premier temps, il s’agira de calculer la stabilité thermodynamique des phases du Fer à basse température, autour du point triple des phases a, g et e. Nous utiliserons pour cela la méthode DFT/GGA. Selon l’importance des corrélations électroniques dans ce domaine, nous pourrons utiliser une implémentation récente dans le code ABINIT de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) et la Théorie du Champ Moyen Dynamique.
• Dans un deuxième temps, nous étudierons le mécanisme des transitions de phases, en comparant la stabilité des chemins de transition entre les différentes phases.

Contact :

Bernard AMADON – CEA/DIF – Bruyères-le-Châtel – 91297 Arpajon – 01 69 26 40 00