Soutenance de thèse de Sarah YEHYA

Les nano-cristaux occupent une place de plus en plus importante dans le domaine de la recherche en raison de leurs formidables propriétés physiques différentes de celles du massif. Mais les défauts cristallins qu’ils soient 2D (joint de grain, fautes d’empilement…), 1D (dislocations) ou 0D (lacunes, interstitiels) peuvent affecter de manière significative les propriétés physiques de ces objets. De plus, en raison de la proximité des surfaces, l’énergie et la mobilité de ces défauts vont être complètement différentes de ce qu’elles sont dans les matériaux massifs. L’étude du comportement de ces défauts est alors cruciale pour piloter les propriétés physiques des nanomatériaux et ouvrir la voie à l’ingénierie des défauts. Cette thèse porte sur l’étude des défauts présents dans les nanoparticules métalliques et leur comportement lors d’un chargement mécanique. L’identification des défauts est fait à l’aide d’une technique de diffraction des rayons X développée au cours de ces 15 dernières années : l’imagerie par diffraction cohérente des rayons X en condition de Bragg (BCDI). Cette technique particulièrement novatrice permet d’imager des objets de petite taille (quelques centaines de nm) en 3D pour révéler la présence des défauts. La technique BCDI requière un flux important de photon qu’on ne peut obtenir qu’avec les sources synchrotrons de 3ème génération. Une sollicitation mécanique des nano-cristaux est fait de différentes manières: en utilisant la différence du coefficient de dilation thermique entre le substrat et les nano-objets et en utilisant un microscope à force atomique. Ces chargement mécaniques couplés in-situ au BCDI apportent un éclairage nouveau sur le comportement des défauts dans les nano-cristaux.

Defects in crystals whether they are 2D (grain boundaries, stacking faults …), 1D (dislocations) or 0D (point defects) have a critical influence on the physical, chemical and mechanical properties of materials. This is even more critical in nanocrystals where a single defect can completely modify the properties. Moreover, because of the close proximity of surfaces, the energy and mobility of defects in nano-objects are borne to be very different from what they are in the bulk. It is thus crucial to study and understand defect behavior in nanocrystals to tune their physical properties. This paves the way for defect engineering to enhance material performance. In this thesis, the behavior of defects in nanocrystals under mechanical loading is investigated. Defect identification and imaging is done with the Bragg Coherent X-ray diffraction (BCDI) technique which allows imaging nanostructures in 3D. This technique can only be performed at 3rd generation synchrotron. In this work, mechanical tests (such as thermal annealing or indentation using an atomic force microscope) coupled in-stu to BCDI give new insights to defect behavior in confined crystals.