Modélisation multi-échelle de l’émission d’ions de terres rares à partir de liquides ioniques sous champ électrique intense // Multiscale modeling of rare earth ion emission from ionic liquids under intense electric fields

L’objectif principal de cette thèse est de modéliser les mécanismes d’émission d’ions de terres rares à partir de liquides ioniques soumis à un champ électrique intense, afin d’identifier les conditions favorables à l’émission d’ions faiblement complexés.
Il s'agira d’établir des critères rationnels pour la conception de nouvelles sources ILIS adaptées à l’implantation localisée de terres rares dans des dispositifs photoniques.
Le travail de thèse s’appuiera sur des simulations de dynamique moléculaire à grande échelle, reproduisant la région d’émission d’un cône de Taylor sous champ électrique.
Les simulations seront confrontées aux expériences d’émission menées en parallèle dans le groupe SIMUL en collaboration avec Orsay Physics TESCAN, utilisant une source ILIS prototype dopée en terres rares. Les comparaisons des mesures (spectrométrie de masse, distribution énergétique) permettront d’ajuster les modèles et de valider les mécanismes proposés.
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The main objective of this thesis is to model the mechanisms of rare earth ion emission from ionic liquids subjected to an intense electric field, in order to identify the conditions favorable to the emission of weakly complexed ions.
The aim is to establish rational criteria for the design of new ILIS sources suitable for the localized implantation of rare earths in photonic devices.
The thesis work will be based on large-scale molecular dynamics simulations, reproducing the emission region of a Taylor cone under an electric field.
The simulations will be compared with emission experiments conducted in parallel by the SIMUL group in collaboration with Orsay Physics TESCAN, using a prototype ILIS source doped with rare earths. Comparisons of measurements (mass spectrometry, energy distribution) will enable the models to be adjusted and the proposed mechanisms to be validated.



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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut rayonnement et matière de Saclay
Service : Centre de recherche sur les Ions, les Matériaux et la Photonique
Laboratoire : Centre de recherche sur les Ions, les Matériaux et la Photonique
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Physique, Sciences de l’Ingénieur, Matériaux, Énergie (PSIME)
Directeur de thèse : GIGLIO ERIC
Organisme : CNRS
Laboratoire : UMR 6252 CIMAP
URL : https://cimap.ensicaen.fr/equipes/simul/

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut rayonnement et matière de Saclay
Service : Centre de recherche sur les Ions, les Matériaux et la Photonique

Master de physique