Le projet ULTRA-2DPK est un projet financé par les Actions Marie Sklodowska-Curie, programme Horizon Europe.
ULTRA-2DPK
- Contact : Marios.Zacharias@insa-rennes.fr
- Site web du projet
- Suivre Marios Zacharias et le projet ULTRA-D2PK sur Twitter
- Cordis Europa
Thématiques : Science des matériaux, ingénierie des matériaux, physique de la matière condensée
Laboratoire : Institut FOTON
Financeur(s) : Commission Européenne, Programme Horizon Europe
Appel à projet : HORIZON-MSCA-2022-PF-01
Projet mono-bénéficiaire
Lauréat de la bourse MSCA : Marios ZACHARIAS, superviseur : Jacky EVEN
Budget INSA Rennes : 211 754.88€
Durée : 24 mois à compter du 1er mai 2023
Descriptif scientifique du projet
ULTRA-2DPK vise à élucider les limites fondamentales des rendements de conversion de puissance (PCE) des pérovskites d'halogénure bidimensionnelles (2D), à guider l'optimisation des dispositifs de cellules solaires 2DPK et 2DPK/3DPK, et à promouvoir leur développement pour la production d'énergie solaire. (PKs), et de promouvoir leur développement pour des applications industrielles. La demande croissante de technologies énergétiques propres en Europe impose la recherche de dispositifs optoélectroniques avec des coûts de fabrication réduits et des PCE élevés. Les 2DPK offrent des voies prometteuses pour le développement d'une optoélectronique stable de la prochaine génération, y compris les cellules solaires, les diodes électroluminescentes et les dispositifs de télédiffusion. En principe, la compréhension des mécanismes physiques qui sous-tendent les flux transitoires d'électrons et les mouvements atomiques dans les systèmes à base de 2DPK est essentielle.
À cette fin, des expériences basées sur la spectroscopie pompe-sonde ultrarapide font d'excellents progrès. Cependant, les stratégies de calcul pour complexes de non-équilibre qui se manifestent dans ce type de mesures font encore défaut.
Dans le cadre de cette bourse, une nouvelle méthodologie de premier principe, qui prend entièrement en compte la dynamique électron-phonon et anharmonique, sera développée. Les avancées récentes dans les approches de la structure électronique et de la théorie des nombreux corps seront combinées pour étudier les propriétés optoélectroniques à l'équilibre thermique et hors équilibre des 2DPKs en fonction de l'épaisseur couche. ULTRA-2DPK se concentre également sur le transfert des connaissances du chercheur expérimenté dans les approches à température finie et à corps multiples à l'institut d'accueil, ainsi que sur l'amélioration de ses compétences générales et de ses compétences en matière de recherche qui lui permettront de devenir une figure de proue dans son domaine.
Les objectifs du présent projet correspondent parfaitement aux objectifs de l'Union Européenne en matière d'écosystème durable de l'énergie solaire, ainsi que le développement de technologies optoélectroniques modernes et peu coûteuses.
Marios ZACHARIAS, 
lauréat de la bourse MSCA sur le projet ULTRA-2DPK, parle de son projet dans une interview de Patricia GAUTIER, Cheffe de projet européen COFUND – BIENVENÜE
Contexte
Je suis intéressé par l'exploration de matériaux capables de capter l'énergie solaire et de la convertir en énergie électrique. Je suis originaire de Chypre, une île ensoleillée où la production d'énergie solaire est constante tout au long de l'année, comme dans de nombreux pays européens. Je souhaite utiliser mes recherches pour contribuer au développement de la technologie de l'énergie solaire dans ces régions.
En tant que physicien théoricien et numéricien, je suis chargé de développer de nouveaux codes et de nouvelles théories physiques qui décrivent les propriétés des matériaux. J'utilise les calculs pour faire des observations et des prédictions initiales, que mes collègues peuvent ensuite utiliser pour guider leur recherche expérimentale. Au cours de ma carrière de chercheur, j'ai créé une nouvelle méthodologie pour prendre en compte les effets de la température dans les calculs de matériaux. Ceci est particulièrement important dans le contexte des cellules solaires, car la température joue un rôle important dans leurs propriétés d'absorption optique.
À propos d'ULTRA2DPK
Je me concentre actuellement sur l'étude de nouveaux matériaux pour les cellules solaires, qui sont responsables de la conversion de l'énergie solaire en électricité. Alors que les cellules solaires traditionnelles sont généralement composées de silicium, de nouveaux matériaux apparaissent, qui offrent de meilleures propriétés et sont plus rentables. Dans le cadre du projet ULTRA-2DPK, j'explore des matériaux alternatifs appartenant à la classe des pérovskites à halogénures métalliques bidimensionnels. Ces matériaux sont constitués de couches inorganiques séparées par des molécules, offrant de nouvelles fonctionnalités, la stabilité des dispositifs et l'accordabilité des propriétés optiques. La recherche de matériaux assistée par intelligence artificielle a prédit qu'il existe plus de 500 possibilités d'assembler ces couches. Mon objectif est d'identifier les matériaux les plus prometteurs et de comprendre les facteurs qui influencent leur efficacité de conversion d'énergie dans le régime d'équilibre thermique et de non-équilibre après la photoexcitation. Les résultats de ce projet aideront les collègues expérimentateurs à optimiser les fonctionnalités des pérovskites bidimensionnelles à base d'halogénures métalliques dans le laboratoire.
Ce travail servira également, à un niveau fondamental, à mieux comprendre les effets quantiques, ce qui, plus généralement, contribuera à améliorer l'efficacité de la conversion de l'énergie solaire. Alors que les politiques mondiales visent à atteindre des émissions nettes nulles et une économie à faible teneur en carbone d'ici 2050, il est indispensable d'améliorer l'efficacité de la conversion de l'énergie solaire. Cette urgence s'est accrue en raison d'événements récents tels que la pandémie de COVID-19, les récentes vagues de chaleur estivales et le conflit entre la Russie et l'Ukraine.
Pourquoi l'Institut Foton ?
Le groupe de calcul de l'Institut Foton possède une grande expertise dans l'exploration et l'optimisation des propriétés des cellules solaires, avec un grand nombre de publications sur les pérovskites d'halogénure bidimensionnelles ou tridimensionnelles. Cela aura un impact important sur ma formation dans ce domaine en pleine expansion et ouvrira la voie à de nouvelles collaborations avec des scientifiques de haut niveau. En outre, Jacky EVEN, le superviseur du projet, est une figure de proue dans le domaine et possède une expertise théorique et expérimentale dans la compréhension de la conversion de la lumière solaire à partir de matériaux pérovskites. Travailler au plus haut niveau avec Jacky EVEN jouera un rôle important pour la suite de ma carrière.
Sources : https://msca-bienvenue.bretagne.bzh/temoignage/marios-zacharias-computational-physicist/
Au sein du pilier 1 « Science d'excellence », le programme Actions Marie Skłodowska-Curie vise à encourager la mobilité des chercheurs entre pays, secteurs et disciplines sur des projets de recherche et des programmes de formation. L'objectif principal est de favoriser la carrière des chercheurs à travers l'acquisition de nouvelles connaissances et compétences.
Le projet ADVHANDTURE est un projet financé par le Conseil Européen de la Recherche (CER/ERC), programme Horizon Europe.
ADVHANDTURE
Contact : Maud Marchal / maud.marchal@irisa.fr
Thématiques : Informatique, robotique, haptique
Laboratoire : IRISA
Financeur(s) : Commission Européenne, Programme Horizon Europe
Appel à projet : ERC-2022-COG
Projet mono-bénéficiaire
Lauréate de la bourse ERC : Maud MARCHAL
Budget INSA Rennes : 1 999 750.00€
Durée : 60 mois à compter du 1er octobre 2023
Descriptif scientifique du projet
Tenir une tasse de café chaud tout en remuant le sucre avec une cuillère, réparer un trou dans notre tee-shirt préféré en cousant deux morceaux de tissu doux, explorer le siège sport et le volant en cuir d'une voiture de course : la variété des stimuli haptiques dans notre vie quotidienne est immense. Les sensations combinées liées à la géométrie et aux propriétés physiques des objets, à la texture des surfaces, à la température ou à la rigidité sont fondamentales pour manipuler des objets ou explorer notre environnement.
Ces dernières années, de nombreux progrès ont été réalisés dans le domaine des technologies haptiques afin de fournir diverses sensations tactiles en réalité virtuelle grâce à des interfaces haptiques innovantes que les utilisateurs peuvent porter sur tout le corps.
Cependant, malgré ces avancées, les systèmes immersifs sont aujourd'hui encore confrontés à un manque fondamental de retour tactile riche capable de transmettre des sensations convaincantes. ADVHANDTURE vise à introduire une approche computationnelle originale pour gérer le retour tactile multimodal dans les environnements immersifs à travers la conception de modèles dédiés à l'haptique tactile immersive. La main - par son rôle fondamental dans le sens du toucher - sera au coeur de l'aventure à travers l'exploration tactile des environnements immersifs.
Maud MARCHAL, 
Professeure à l'INSA Rennes et membre de l'IRISA, parle de son projet
Sources : site internet de l'INS2I
Voir, entendre et bientôt toucher les environnements virtuels. Pour franchir ce nouveau cap, Maud Marchal conçoit des algorithmes visant à enrichir les retours haptiques lorsque nous interagissons avec des environnements virtuels ou augmentés. Dans le cadre de sa bourse ERC Consolidator, la professeure des universités à l’INSA Rennes et chercheuse à l'Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (IRISA - CNRS/Université de Rennes) souhaite comprendre comment combiner différents stimuli et déterminer la meilleure réponse haptique à envoyer à l’utilisateur afin d’accroître la qualité de son expérience en réalité virtuelle.
Depuis une trentaine d’années, les interactions avec les environnements virtuels ont favorisé la stimulation visuelle et auditive des utilisateurs. Le sens du toucher a été plus rarement associé, se limitant à une utilisation dans des applications spécifiques. En effet, contrairement à la vue et à l’ouïe, le toucher ne repose pas sur un seul organe. Il s’appuie d’une part sur nos muscles et nos articulations qui apportent la sensation kinesthésique majoritairement utilisée dans les dispositifs de retour de force, et d’autre part sur les récepteurs présents sous notre peau générant la sensation tactile. Les multiples possibilités pour stimuler le retour tactile font qu’il est complexe à mettre en œuvre dans notre interaction avec des environnements virtuels, avec un besoin d’interfaces dédiées à chaque type de stimuli.
Ces dernières années, l’avènement de la réalité virtuelle grand public et l’émergence d’interfaces haptiques portables avec la démocratisation de l’impression 3D ont rebattu les cartes en faveur du retour tactile. Et s’il était possible de développer de nouvelles interfaces stimulant de multiples sensations tactiles en même temps ? C’est une des questions au cœur des travaux de Maud Marchal, professeure d’informatique à l'INSA Rennes. La chercheuse crée des modèles, des algorithmes et les interfaces associées, afin d’enrichir les capacités sensorielles des personnes qui interagissent avec des mondes virtuels ou augmentés.
Mes travaux visent à concevoir des algorithmes permettant d’enrichir les retours sensoriels des personnes qui interagissent avec des mondes virtuels.
« Comprendre quelles parties du corps stimuler pour apporter des sensations aux utilisateurs est une question particulièrement complexe en termes de perception humaine et de technologie », explique la chercheuse. Ainsi, la perception du corps humain dans un monde virtuel diffère de celle dans le monde réel. Si bien qu’il est nécessaire de développer de nouvelles connaissances en physiologie humaine et en neurosciences adaptées à ces nouveaux environnements. « Nous arrivons à stimuler le corps de plein de façons différentes avec des vibrations, des changements de température, des frottements, etc. Toutefois, nous devons déterminer s’il est possible de combiner différents stimuli, présente la chercheuse. Et auquel cas : où, quand et comment transmettre ce retour à l’utilisateur ? ». Pour répondre à ces questions, son ERC Consolidator ADVHANDTURE se consacrera à la conception de nouveaux modèles et paradigmes d’interaction permettant de combiner plusieurs stimuli haptiques.
Dans mon projet ERC ADVHANDTURE, je m’intéresse en particulier à la main du fait de son rôle central dans notre interaction haptique avec notre environnement.
Un des défis majeurs est de concevoir des expériences multisensorielles dans les environnements immersifs. Pour maintenir l’immersion, les algorithmes développés devront être à même de synchroniser les différents sens mis en éveil en apportant des stimuli haptiques en temps réel. « Amener un ressenti tactile adapté à une situation virtuelle demande davantage de temps de calcul que pour les autres sens. Cela signifie que nos algorithmes devront être performants dans la transmission haptique sans être trop complexes au risque d’avoir un retour désynchronisé des autres sens », explique la chercheuse.
Afin de concevoir les nouveaux modèles de retour haptique, des expériences seront réalisées auprès d’utilisateurs en amont pour mieux comprendre la perception de plusieurs stimuli haptiques combinés en réalité virtuelle, mais aussi en bout de chaîne afin de tester les algorithmes créés. À terme, ces travaux auront des retombées en santé, notamment dans le cadre de programmes de rééducation à la mobilité. Ils serviront également au prototypage virtuel dans l’industrie ou à l’apprentissage des gestes au sein d’une chaîne de production.
Au sein du pilier 1 « Science d'excellence », le programme du Conseil Européen de la Recherche est ouvert à toutes les disciplines, il s'agit de projets de rupture visant à repousser les frontières de la connaissance et à promouvoir l'excellence scientifique".
Ces bourses doivent permettre à des scientifiques en début de carrière de constituer (StG) ou de renforcer (CoG) leur équipe de recherche autour de projets sur des sujets ambitieux et risqués, répondant à des enjeux ou verrous scientifiques innovants, encore non traités jusqu'ici.