Visualiser, en 3 dimensions, tous les atomes d'une petite nanostructure sera dans un avenir proche possible et permettra d'optimiser les matériaux et donc de créer des machines ou des objets plus efficaces et moins consommateurs d'énergie. Le but de cette thèse est de participer à cette aventure en développant une technique de microscopie électronique en transmission particulière : l'imagerie à partir de clichés de diffraction, technique appelée coherent diffractive imaging (CDI).

Cette thèse explorera donc les différentes pistes de couplages image/diffraction pour améliorer notre connaissance des nano-structures (détermination de la structure tridimensionnelle avec localisation de défauts, déformations).

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la Chaire d'Excellence du professeur américain ZUO, grand spécialiste de la diffraction électronique, en résidence à Grenoble plusieurs mois par an. En parallèle aux mesures réalisées par l'étudiant, des mesures CDI similaires seront réalisées au rayonnement synchrotron à Grenoble (ESRF) en nano-diffraction des rayons X, technique complémentaire de la microscopie en termes de taille d'objets étudiés, et qui utilise les mêmes algorithmes.

La majeure partie de la thèse sera réalisée à Minatec au CEA-Grenoble, mais plusieurs mois seront passés en retour dans l'université du professeur ZUO (University of Illinois at Urbana-Champaign, USA) L'étudiant travaillera sur des microscopes électroniques de dernière génération, munis de correcteurs d'aberrations. La thèse comportera une partie expérimentale au microscope électronique et une partie importante de traitements numériques des données. Les algorithmes seront essentiellement développés par un étudiant du professeur Zuo et un chercheur travaillant en diffraction X (Dr Favre-Nicolin) mais le doctorant pourra également participer à ces développements théoriques.

Différents systèmes modèles seront étudiés : nanofils semiconducteurs et cristaux de biopolymères. Les même échantillons seront observés expérimentalement en diffraction d'électrons par le doctorant, et en diffraction de rayons X par différents chercheurs et post-doc de l'ESRF. Les collaborations avec l'ESRF et le groupe du professeur ZUO seront donc très importantes.