Stage - Bac+4/+5 - Conception d'un empilement optimisé pour le refroidissement passif - H/F

Job Description:

Description du poste

Domaine

Mathématiques, information scientifique, logiciel

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Stage - Bac+4/+5 - Conception d'un empilement optimisé pour le refroidissement passif - H/F

Sujet de stage

Afin de mieux réguler la température des bâtiments ou des personnes, des chercheurs développent des films ultraminces destinés à favoriser le refroidissement passif. Appliqués comme un écran sur la surface à protéger, ils visent à réduire l'échauffement solaire en étant fortement réflecteurs dans le visible et le proche infrarouge (IR) tout en favorisant l'émission thermique dans la fenêtre atmosphérique (avec des longueurs d'onde comprises entre 8 et 13µm). Deux approches principales sont utilisées pour concevoir ces matériaux :
- les métamatériaux, constitués de motifs périodiques dont les dimensions sont, dans notre cas, à l'échelle nanométrique afin d'exciter des résonances spécifiques ;
- les empilements de couches de matériaux dans lesquels les interférences sont exploitées pour sculpter la réponse spectrale [1].
Ce stage s'inscrit dans cette seconde approche, plus facilement industrialisable.

Durée du contrat (en mois)

5-6 mois

Description de l'offre

L'objectif est de développer une méthode de conception inverse pour déterminer la structure optimale d'un empilement assurant une forte réflectivité du visible à l'IR proche et une forte émissivité dans la fenêtre atmosphérique. La méthode des matrices de transfert [2] sera utilisée pour modéliser la réponse optique de chaque empilement. Cette méthode bien établie permet de calculer les coefficients de réflexion, transmission et absorption d'un empilement de couches à partir des indices de réfraction complexes.
L'algorithme de conception reposera sur une approche hybride :
- une optimisation globale discrète par encodage génomique du choix des matériaux [3] ;
- une optimisation locale continue des épaisseurs par une descente de gradient type BFGS [4] ;
- une évaluation parallélisée des individus à chaque génération.
Le(la) stagiaire développera :
- une petite base de matériaux par [5] ;
- un programme Python basé sur l'algorithme de conception préalablement établi ;
- un système de filtrage basé sur l'étude d'une fonctionnelle à minimiser ;
- un prototype de l'empilement idéal pour réaliser la mesure de ses propriétés radiatives.

[1] Xi Y., Wang Y., et al., Nat. Commun., 2023, 14(1): 4694.
[2] Katsidis C., Siapkas D., Appl. Opt., 2002, 41(19): 3978-3987.
[3] Whitley D., Stat. Comput., 1994, 4(1): 65-85.
[4] Shanno D. F., Math. Comput., 1970, 24(111): 647-656.
[5] refractiveindex.info. Refractive Index Database, 2024. [en ligne]. Disponible sur : https://refractiveindex.info

Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes handicapées, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation pour l'inclusion des travailleurs handicapés.

Participant à la protection nationale, une enquête administrative est réalisée pour tous les collaborateurs du CEA afin d'assurer l'intégrité et la sécurité de la nation.

Profil du candidat

anglais suffisant pour lecture d'articles académiques ; synthèse ; rédaction
Python ; Electromagnétisme ; Transfert radiatif ; IR
Bac+4/+5

Localisation du poste

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Cesta

Localisation du poste

France, Nouvelle-Aquitaine