Aller au contenu Aller au menu Aller à la recherche

accès rapides, services personnalisés
Rechercher
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
UMR 7590 - Sorbonne Université/CNRS/MNHN/IRD

Soutenance de thèse / PhD Defense - Saadi Chabane

Saadi Chabane, doctorant soutient sa thèse le lundi 16 septembre 2024 à 14 h.

IMPMC - Sorbonne Université - 4 place Jussieu - 75005 Paris - Barre 22-23, 4e étage, salle 401

Limite de l’approximation quasi-harmonic: conséquences sur le transport thermique en condition extrêmes

Abstract

The lattice dynamics and vibrational properties of materials can be accurately described using the harmonic approximation at low and moderate temperatures. This approximation assumes phonons behave independently. However, at high temperatures, this assumption falls short as the interactions between phonons become significant. Understanding these anharmonic interactions between lattice modes is not only fundamentally interesting but also crucial for practical applications as they influence physical properties such as thermal transport and elastic properties. The understanding of phonon interactions is not only a fundamental question, as it allows us to gain insights on the history and evolution of Earth. 

Thermal conductivity of the minerals constituting planetary interiors play a key-role in controlling the heat transfer within the planets and hence the planetary dynamics and thermo-chemical history (\cite{Samuel2021Apr}). The heat flux from the core to mantle directly reflects in the degree of basal heating of the mantle, the rate of core cooling and inner core growths, which in turn influence the outer core dynamics and the magnetic field generation and evolution.

The aim of this thesis is to investigate how the anharmonic terms behave at extreme temperature and pressure conditions of Earth’s lower mantle considering Magnesium Oxide (MgO).  This will be conducted through Density Functional Theory (DFT) based methods, namely Density Functional Perturbation Theory (DFPT) and the Stochastic Self-Consistent Harmonic Approximation (SSCHA). This methodology permits to study the anharmonicity up to fourth-order (four-phonon interactions); it will be benchmarked with Inelastic X-ray Scatterings (IXS) and Infra-Red spectroscopy (IR) measurements performed in our group at varying temperature. Followed by a discussion on thermal conductivity (TC) obtained through the Boltzmann transport equation as a function of the temperature that highlights the importance of considering presence of defects in analyzing TC. 

We then move to the extreme conditions of Earth’s lower mantle, temperature of the order of thousands of Kelvin and pressure at Mbar scale, where the behavior of anharmonicity in MgO is identified throughout the region. Our theoretical treatment permitted to establish the microscopic origin of the TC drop at the bottom of the lower mantle. This drop is attributed to the interplay between three and four-phonon interactions. 

Jury

  • Konstantinos Termenitzidis (Directeur de recherche CNRS, INSA Lyon) - Rapporteur
  • Razvan Caracas (Directeur de recherche CNRS, IPGP Paris) - Rapporteur                                  
  • Fabio Fgnocchi (Directeur de recherche CNRS, INSP - Examinateur
  • Jelena Sjakste (Chargée de recherche CNRS, LSI Palaiseau) - Examinatrice
  • Julia Contreras-Garcia (Directrice de recherche, LCT Paris)               
  • Examinatrice
  • Paola Giura (Maître de conférence, IMPMC Paris) - Directrice de thèse 
  • Lorenzo Paulatto(Ingénieur de recherche, IMPMC Paris) - Directeur de thèse
  • Daniele Antonnangeli (Directeur de recherche, IMPMC Paris) - Directeur de thèse 

Cécile Duflot - 16/09/24

Traductions :

    Zoom Science - La Collection de Microbialites du MNHN : étude géochimique à travers le temps et l’espace

    Les microbialites sont des structures sédimentaires microbiennes qui constituent certaines des plus anciennes traces de vie sur Terre. En raison de leur dépôt dans un large éventail d'environnements et de leur présence pendant la majeure partie des temps géologiques, les signatures sédimentologiques...

    » Lire la suite

    Contact

    A. Marco Saitta

    Directeur de l'institut

    marco.saitta(at)sorbonne-universite.fr

     

    Ouafa Faouzi

    Secrétaire générale

    ouafa.faouzi(at)sorbonne-universite.fr

     

    Jérôme Normand

    Gestion du personnel

    Réservation des salles

    jerome.normand(at)sorbonne-universite.fr

     

    Antonella Intili

    Accueil et logistique

    Réservation des salles

    antonella.intili(at)sorbonne-universite.fr

     

    Idanie Alain, Sanaz Haghgou, Hazem Gharib, Angélique Zadi

    Gestion financière

    impmc-gestion(at)cnrs.fr

     

    Cécile Duflot

    Communication

    cecile.duflot(at)sorbonne-universite.fr

     

     

    Expertiser une météorite

     

    Contact unique pour l'expertise de matériaux et minéraux

     

    Stages d'observation pour élèves de 3e et de Seconde

    feriel.skouri-panet(at)sorbonne-universite.fr

     

    Adresse postale

    Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie - UMR 7590

    Sorbonne Université - 4, place Jussieu - BC 115 - 75252 Paris Cedex 5

     

    Adresse physique

    Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie - UMR 7590 - Sorbonne Université - 4, place Jussieu - Tour 23 - Barre 22-23, 4e étage - 75252 Paris Cedex 5

     

    Adresse de livraison

    Accès : 7 quai Saint Bernard - 75005 Paris, Tour 22.

    Contact : Antonella Intili : Barre 22-23, 4e étage, pièce 420, 33 +1 44 27 25 61

     

     

    Fax : 33 +1 44 27 51 52