Newsletter n°10 – janvier 2023

Edition du 25 janvier 2023, n°10

La direction et les membres du conseil scientifique du GIS vous souhaitent une très belle année 2023.

Actualités du GIS

Candidatures pour le prix de thèse Bernard Coqblin 2023

Le GIS TE lance chaque année un nouvel appel à candidature au prix de thèse Bernard Coqblin pour récompenser la meilleure thèse sur la thématique thermoélectrique. Le prix s’élève à 500 €, sponsorisé par la société Moïz (Grenoble).

Pour candidater au prix Coqblin 2023, la thèse devra avoir été soutenue entre le 1/05/2022 et le 1/10/2023. Le dossier devra être composé d’un CV étendu (CV + liste de publications + résumé des travaux de thèse) et du rapport de soutenance de thèse. L’examen des dossiers sera effectué par un comité de spécialistes extérieurs au GIS TE. La remise du prix et la présentation des travaux du (de la) lauréat(e) se feront au cours des prochaines Journées Nationales de Thermoélectricité. Les dossiers sont à adresser à Christophe Candolfi (christophe candolfi (at) mines-nancy.univ-lorraine.fr).

N’hésitez pas à transmettre cette annonce aux jeunes docteurs de vos équipes et aux étudiants qui soutiendront prochainement leur thèse dans la thématique !

Nouvelle mailing list

Après la création d’un nouveau site web en 2022, 2023 débute avec la mise en place d’une nouvelle mailing list pour le GIS, hébergée par le CNRS. Toutes les personnes qui étaient inscrites à la précédente mailing list ont (en principe) été inscrite à la nouvelle. Il est évidemment toujours possible de s’y inscrire via le lien : https://listes.services.cnrs.fr/wws/info/gis-te. Pour toutes vos annonces d’emploi, de conférences, ou de messages à faire passer à la communauté, la nouvelle adresse est maintenant : gis-te@services.cnrs.fr.

Annonces

  Journées nationales de ThermoElectricité 2023

Les Journées Nationales de Thermoélectricité 2023 seront organisées sur le campus de l’université Paris Saclay, par David Bérardan (ICMMO), Nathalie Vast (LRI), Philippe Lecoeur et Jérôme Saint-Martin (C2N). La période visée est mi-novembre / mi-décembre 2023. La date exacte et toutes les informations pratiques seront disponibles très prochainement. Ces journées seront l’occasion d’échanger et permettront aux doctorants et jeunes chercheurs de présenter leurs travaux.

Ecole thématique de thermoélectricité

Nous avons le plaisir de vous informer que la proposition d’école thématique de thermoélectricité, soumise en juin 2022 a été acceptée en décembre par le CNRS. Cette école se déroulera du 08 au 13 octobre dans les Vosges. Toutes les informations pratiques vous seront communiquées ultérieurement sur le site du GIS-TE et très prochainement sur le site dédié qui sera créé sur la plateforme SciencesConf.

Conférences à venir

Un workshop international sur la thermoélectricité est organisé à Caen les 12,13 et 14 Avril.Cet évènement, co-organisé par le CRISMAT, l’ISCR, le LINK (Tsukuba, Japon) et l’AIST (Japon), réunira une soixantaine de personnes. Les présentations porteront sur les différentes thématiques autour de la thermoélectricité. Il n’y a pas de frais d’inscription et tous les repas seront pris en charge. Quelques places sont encore à pourvoir de préférence pour des doctorants et postdoctorants souhaitant présenter leurs travaux (poster uniquement). Une présentation orale de 2 min de chaque poster précédera la session poster. Les personnes intéressées peuvent soumettre un abstract avant le 29 Janvier 2023. Le site web du workshop : https://iwt2023.sciencesconf.org/.

La 39e conférence internationale de thermoélectricité ICT 2023 aura lieu à Seattle (USA) du 21 au 25 juin. Le site web de la conférence n’est pas encore en ligne.

La 19e conférence européenne de thermoélectricité ECT 2023 aura lieu à Prague (République Tchèque) du 17 au 21 septembre. L’ouverture des inscriptions et du dépôt des abstracts aura lieu le 1er février. site web d’ECT 2023

Résumés de publications récentes en thermoélectricité

Cette rubrique présente des résumés de publications extraites de la production scientifique mondiale en thermoélectricité des 6 – 12 mois précédents. Ces résumés ont été rédigés par les membres du conseil scientifique (CS) du GIS. L’objectif est d’attirer votre attention sur des résultats jugés comme « marquants » pour la thématique par ces membres du CS. Pour éviter toute confusion, il est précisé que les auteurs de ces résumés ne sont pas les auteurs de ces publications !


Thème : Matériaux

De l’importance des caractérisations structurales précises

Auteur du résumé : David Bérardan, ICMMO – Univ. Paris Saclay

Dans un article publié en 2020, Deng et coll. ont mis en évidence les propriétés thermoélectriques prometteuses d’un sulfure de composition Cu7Sn3S10, avec un facteur de mérite ZT atteignant 0,7 à 500°C avec un dopage par Cl.(1) Dans cet article, les auteurs attribuaient ces performances à la très faible conductivité thermique de réseau du composé en lien avec sa structure cristalline. En effet, d’après leur analyse, ce composé cristallise dans une structure de type stannite (surstructure quadratique de la sphalérite), pour laquelle certains sites cristallins présentent à la fois une occupation mixte par le cuivre et l’étain et des facteurs d’agitation très élevés. D’après les auteurs, c’est la combinaison de ce désordre statique et dynamique qui conduirait à une diffusion importante des phonons dans une grande gamme de fréquence, et donc à la valeur faible de kL.

Cependant, cette analyse est totalement remise en cause par un commentaire publié récemment par Lemoine et coll. (2) Dans l’article originel de Deng et coll., les auteurs ne sont eux-même pas totalement satisfaits par les affinements de leurs diffractogrammes de rayons X mais remettent à plus tard une analyse cristallographique plus détaillée en s’appuyant sur leur étude de microscopie électronique en transmission à haute résolution qui confirmerait leur modèle structural. Cependant, la nouvelle analyse par Lemoine et coll. des mêmes échantillons, fournis par Deng et coll., met en évidence la présence dans les diffractogrammes de rayons X de pics de diffraction d’intensité faibles et dans les clichés de microscopie électronique de tâches de diffraction d’intensité faibles également, qui ne peuvent pas être indexées dans un groupe d’espace quadratique. Cette nouvelle analyse démontre sans aucune ambiguïté que l’analyse structurale originelle était erronée et que la « bonne » structure cristalline de ce composé, cubique, ne permet pas d’expliquer les valeurs très faibles estimées pour la conductivité thermique de réseau.

Si ces résultats ne remettent pas en cause les valeurs observées pour le facteur de mérite du composé, ils montrent que des études structurales poussées sont souvent nécessaire pour comprendre les liens structure-propriétés et ne pas proposer des modèles ou hypothèses erronés en se basant sur des analyses trop superficielles.

[1] T. Deng et coll. « Discovery of high-performance thermoelectric copper chalcogenide using modified diffusion-couple high-throughput synthesis and automated histogram analysis technique », Energy & Environmental Science, 13, 3041 (2020). https://doi.org/10.1039/D0EE02209H
[2] P. Lemoine et coll. »Comment on the “Discovery of high-performance thermoelectric copper chalcogenide using modified diffusion-couple high-throughput synthesis and automated histogram analysis technique” », Energy & Environmental Science (2022). doi: 10.1039/D2EE01588A

Thème : Matériaux

SnSe : le diable se cache-t-il vraiment dans les détails ?

Auteur du résumé : C. Candolfi, Institut Jean Lamour, Nancy

Résumé des saisons précédentes : 

A la suite de l’annonce en 2014 de valeurs de ZT records à haute température (jusqu’à 2,6 à 923 K) dans des monocristaux du composé SnSe [1], de nombreuses études se sont penchées sur les performances d’échantillons polycristallins. De manière totalement inattendue, les valeurs de conductivité thermique de réseau se sont révélées plus élevées dans les échantillons polycristallins que dans les monocristaux de l’étude initiale [1]. La forte controverse suscitée par ces études contradictoires a alors conduit à rechercher de possibles explications pour expliquer ces différences. Dans deux articles, publiés en 2019 [2] et plus récemment en août 2021 dans Nature Materials [3], les auteurs ont pensé avoir découvert le coupable : la présence, sous forme de traces, d’oxyde d’étain à la surface des grains influencerait les mesures des propriétés thermiques mesurées sur les échantillons polycristallins du fait des valeurs élevées de conductivité thermique du SnO2. Ces travaux avaient-ils pour autant mis fin au débat ? En gardant à l’esprit que la présence d’oxyde aux joints de grains a été utilisée à de nombreuses reprises dans la littérature pour diminuer la conductivité thermique de réseau et non l’augmenter, rien n’était moins sûr…

Nouvelle saison :

Dans des travaux tout juste publiés, Isotta et coll. [4] ont testé cette hypothèse en synthétisant des composés polycristallins non dopés de SnSe tout en faisant varier de manière intentionnelle le type d’oxyde (SnO ou SnO2) et sa concentration (de moins de 1% à plus de 10%). Les résultats des mesures de conductivité thermique de réseau sont alors sans appel : le type et la concentration d’oxyde d’étain n’a aucun impact sur les valeurs mesurées, invalidant les résultats publiés précédemment [2,3]. Si les valeurs mesurées sont bien inférieures à celles obtenues dans des monocristaux de SnSe par certains auteurs [5,6], elles demeurent supérieures à celles mesurées par Zhao et coll. [1]. La présence d’une faible concentration d’oxyde d’étain lors de la synthèse du composé SnSe ne peut donc pas être à l’origine des différences surprenantes observées entre certains monocristaux et les polycristaux. La saga sur ce composé viendrait-elle de prendre fin ? Il semble que oui, tant il est désormais difficile de concilier les très faibles valeurs de conductivité thermique de réseau observées par Zhao et coll. [1] avec les nombreuses données acquises par différents groupes à travers le monde. L’explication la plus simple demeure une erreur de mesure dans l’étude de Zhao et coll. [1] comme mentionné à plusieurs reprises dans la littérature. Non, SnSe n’est pas le meilleur composé thermoélectrique découvert à ce jour et non, le diable ne se cache pas toujours dans les détails…

[1] L.-D. Zhao et coll., « Ultralow thermal conductivity and high thermoelectric figure of merit in SnSe crystals », Nature 508, 373 (2014). https://doi.org/10.1038/nature13184

[2] Y. K. Lee et coll., « Surface Oxide Removal for Polycrystalline SnSe Reveals Near-Single-Crystal Thermoelectric Performance », Joule 3, 1 (2019). https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.01.001

[3] C. Zhou et coll., « Polycrystalline SnSe with a thermoelectric figure of merit greater than the single crystal« , Nature Materials 20, 1378 (2021). https://doi.org/10.1038/s41563-021-01064-6

[4] E. Isotta et coll., « Effect of Sn oxides on the thermal conductivity of polycrystalline SnSe« , Materials Today Physics 31, 100967 (2023). https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2023.100967

[5] P. C. Wei et coll., « The intrinsic thermal conductivity of SnSe« , Nature 539, E1, (2016). https://doi.org/10.1038/nature19832

[6] D. Ibrahim et coll., « Reinvestigation of the thermal properties of single-crystalline SnSe« , Applied Physics Letters 110, 032103 (2017). https://doi.org/10.1063/1.4974348

Publications récentes de la communauté française

Cette rubrique a été générée automatiquement à partir d’alertes bibliographiques. Notre détection d’articles basée sur Google Scholar (sur la période du 20/07/2022 au 09/01/2023) peut parfois rencontrer des problèmes avec certains éditeurs.

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