Andrea Piarristeguy
- Permanent/chercheur
Professeure des Universités, effectuant sa recherche dans la thématique « Chalcogénures et Verres » du département Chimie des matériaux, nanostructures et Matériaux pour l’énergie (département D4) de l’ICGM, et enseignant dans le département Matériaux de Polytech Montpellier.
Responsable Scientifique du groupe thématique « Chalcogénures et Verres » depuis janvier 2021.
Membre du Conseil de l’Ecole doctorale Sciences Chimiques Balard (N°459) (https://edscb.umontpellier.fr/) depuis janvier 2023.
Membre du Conseil d’Administration de l’Union pour la Science et la Technologie Verrières (USTV) (https://www.ustverre.fr/) depuis janvier 2024.
I. A propos
- HDR Sciences Chimiques, Université de Montpellier. « Chalcogénures pour le stockage de l’information et la conversion de l’énergie », soutenue le 23 juin 2016.
- Doctorat en Sciences des Matériaux, Université de Buenos Aires (Argentine), LSA (Laboratoire de Solides Amorphes). « Verres chalcogénures : Application à la fabrication de batteries », soutenue le 14 septembre 2005.
- Licence de Sciences Physiques (équivalent à 1 niveau Master en France), Faculté de Sciences Exactes et Naturelles de l’Université de Buenos Aires (Argentine) : « Études structurales du système ternaire amorphe Ge-Se-Ag par diffraction des Rayons X » en 2000.
Enseignements :
* Département Matériaux (MAT) (https://www.polytech.umontpellier.fr/formation/cycle-ingenieur/materiaux)
– Soutien de physique (MAT3), Physique du solide (MAT3), Verres (MAT4), Energie (MAT4) et Matériaux pour la détection et le stockage (MAT5), Projets et stages (MAT3, MAT4 et MAT5)
* Département Mécanique et Interactions (MI) (https://www.polytech.umontpellier.fr/formation/cycle-ingenieur/mecanique-et-interactions)
– Propriétés physico-chimiques de la matière (MI3)
* Département Mécanique Structures Industrielles (MSI) (https://www.polytech.umontpellier.fr/formation/cycle-ingenieur/mecanique-structures-industrielles)
– Physique (MSI3), Suivi des apprentis (MSI3, MSI4 et MSI5)
* PeiP (Parcours des écoles d’ingénieurs Polytech) (https://www.polytech-reseau.org/cycle-preparatoire-peip/)
– TP découverte matériaux (PeiP1), Projet bibliographique (PeiP2)
– DDRS (PeiP1, PeiP2)
Responsabilités et animations en enseignement :
* Directrice des Etudes du Département Matériaux, depuis 2024.
* Responsable pédagogique de la 4ème année du Département Matériaux, de 2016 à 2024.
* Responsable des relations avec les étudiants du 1er cycle (Cellule recrutement), depuis 2010.
Responsabilités collectives :
* Membre élu du Conseil d’Ecole de Polytech Montpellier, de 2022 à 2023.
* Membre élu du Pool d’Experts en Section 33 de l’Université de Montpellier, depuis 2017 à 2023.
II. Activités de recherche
Vieillissement de couches amorphes Ge-Te
(a) Coefficients de dérive mesurés à 50°C sur 24h et (b) Fraction des liaisons homopolaires totales obtenue par simulations numériques Reverse Monte Carlo (RMC). L'encart montre la contribution des liaisons Ge-Ge (bleu) et Te-Te (vert) pour des films amorphes GexTe(100-x).
Chalcogénures et Ionique du Solide
Au cours des dernières années une partie du travail dans le domaine de l’Ionique du Solide a concerné l’étude de verres chalcogénures conducteurs par Ag+ utilisés dans le développement de mémoires électriques de type CB-RAM. L’objectif principal a été d’étudier la conséquence de séparations de phase sur les propriétés électriques des verres. L’utilisation de microscopie a force électrostatique (EFM) a permis de caractériser les phénomènes de percolation responsables de saut de conductivité de plusieurs ordres de grandeur dans les matériaux étudiés. Plus généralement, l’utilisation de la microscopie a champ électrique (EFM, C-AFM, PF-QNM) a permis de caractériser l’échelle locale chacune des phases présentes dans le verre.
Plus récemment, nous nous sommes concentrés sur le développement de batteries tout-solide pour le stockage électrochimique de l’énergie, une problématique cruciale dans le contexte de la transition énergétique. Ces systèmes visent à soutenir les énergies renouvelables (éoliennes, cellules photovoltaïques, énergie solaire thermique) et la propulsion électrique. Bien que les batteries au lithium soient performantes, elles présentent des limites majeures : l’utilisation d’électrolytes liquides inflammables et du lithium, un matériau coûteux et peu disponible en Europe et aux États-Unis. Une alternative prometteuse consiste à remplacer le lithium par le sodium et à adopter des batteries tout-solide.
Cependant, le développement des batteries tout-solide est freiné par la difficulté de créer des interfaces électrode/électrolyte stables sur le long terme. Une solution réside dans l’utilisation de verres ou vitrocéramiques comme électrolytes et matériaux d’électrode, capables d’absorber les variations de composition sans changement volumique important. L’utilisation d’un même formateur de réseau pour les électrodes et l’électrolyte peut également favoriser une structure monolithique compacte. Enfin, la faible conductivité des électrolytes solides reste un défi. Les verres et vitrocéramiques chalcogénures, grâce à leur conductivité élevée et leur capacité à atteindre des valeurs proches des électrolytes liquides (10⁻³ S·cm⁻¹ à température ambiante), se démarquent. Nos recherches actuelles explorent de nouveaux électrolytes sulfures riches en sodium, y compris des phases métastables, pour fabriquer des batteries tout-solide intégrant une structure monolithique avec les électrodes.
Enfin, une nouvelle activité de recherche axée sur l’ionique du solide concerne l’utilisation de verres chalcogénures conducteurs ioniques pour optimiser le potentiel de surface grâce à la technique de polarisation thermique. À terme, ces matériaux pourraient être employés comme capteurs optiques sélectifs pour le contrôle de la santé et de l’environnement.
Chalcogénures pour le Stockage de l’Information
Intrinsèquement métastables, les verres tellurures subissent un changement de phases amorphe/cristallisée, rapide et réversible lorsqu’ils sont soumis à l’action d’un pulse laser ou d’un pulse électrique. L’utilisation de cet effet a été à l’origine de l’immense marché des disques optiques réinscriptibles (DVDs-digital versatile disks) au début des années 2000. Désormais, ces matériaux suscitent un très grand intérêt, moins pour le stockage optique que pour le stockage électrique de l’information. Ces matériaux sont en effet utilisés pour la réalisation de mémoires électriques. L’amélioration des performances de ces dispositifs passe par la levée d’un certain nombre de verrous technologiques, en particulier celui de leur stabilité thermique et de leur vieillissement. Pour cela, une meilleure connaissance de la structure des matériaux dans leurs formes cristalline et amorphe est indispensable. C’est là que se situent nos activités sur les chalcogénures pour le stockage de l’information, activités qui ont débuté il y a une dizaine d’années. Elles s’appuient sur notre capacité à produire des chalcogénures vitreux/amorphes par diverses voies (hypertrempe, co-évaporation thermique …). Nous sommes ainsi capables de produire des matériaux très difficiles à obtenir sous forme amorphe et ce, en quantités suffisantes pour pouvoir les étudier entre autres, par diffraction neutronique. L’utilisation de grands instruments (diffraction de neutrons et de rayons X, EXAFS, XANES, etc.), couplée à des simulations numériques (ab initio, FPMD, Reverse Monte Carlo) réalisées en collaboration avec des collègues physiciens (M. Micoulaut, Sorbonne Université, Paris ; P. Jovari, Wigner Research Centre for Physics, Budapest, Hongrie), nous permet d’accéder à des informations cruciales sur la structure des matériaux à changement de phase, telles que la mise en évidence des liaisons homopolaires, l’environnement du germanium et l’identification de phases métastables.
Collaborations actuelles
– Laboratoire de Physique Théorique des Liquides de la Matière Condensée (LPTMC) – Sorbonne Université, Paris : M. Micoulaut.
– Institut Laue Langevin (ILL), Grenoble : G.J. Cuello, V. Nassif.
– Centrale de Technologie en Micro et nanoélectronique (CTM), Université de Montpellier, Montpellier : M. Ramonda.
– Sciences des Procédés Céramique et de Traitement de Surface (SPCTS), Limoges : G. Delaizir, A. Bouzid, O. Masson
– Laboratoire de Réactivité et Chimie des Solides (LRCS), Amiens : V. Viallet, V. Seznec.
– Laboratoire Charles Coulomb, Université de Montpellier, Montpellier : R. Le Parc.
– Wigner Research Centre for Physics, Institute for Solid State Physics, Budapest, Hongrie: P. Jóvári.
– Institut des Sciences Moléculaires (ISM), Bordeaux : M. Dussauze
– Institut Néel, Grenoble : B. Ruta
– Institut d’Electronique et des Systèmes (IES), Montpellier : R. Arinero
– Physikalische Institut, RWTH Aachen University, Aachen, Allemagne: M. Wuttig, J. Luckas.
– Department of Physics, University of Bath, Bath, Angleterre: A. Zeidler, P. Salmon.
– Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, Brésil : A.C.M. Rodrigues.
Contrats depuis 2015 :
- Projet ANR-PRC « Patterning of Surface Electrical Potential and Chemical Reactivity on Chalcogenide glass for IR application » (Porteur du projet : Luc Vellutini). (2024-2027)
- Programme de recherche de la Fondation MAIF sur la prévention des « Risques et solutions liés aux batteries électriques rechargeables : charge, usage, stockage » : « Vers des batteries plus sûres » (Porteur du projet : M. Micoulaut (LPTMC, Paris). (2023-2026)
- Programme ECOS Nord franco-mexicain «Topological engineering of data storage at the atomic scale ». Porteurs du projet : M. Micoulaut (LPTMC, Paris) et H. Flores-Ruiz (Departamento de Ciencias Naturales y Exactas, CUValles, Universidad de Guadalajara). (2022-2026)
- Projet « Long terme au synchrotron ESRF pour développer des études XPCS en conditions extrêmes dans des verres métalliques et chalcogénures » (Porteur de projet : B. Ruta (ILM, Lyon, Lyon). (2021-2024)
- Projet MITI CNRS 2021 Instrumentation in situ en conditions extrêmes : Polyglass « A dynamical view at polyamorphism in glasses » (Porteur de projet : B. Ruta, ILM, Lyon)
- Projet MITI CNRS 2020 Instrumentation in situ en conditions extrêmes : Polyglass « A dynamical view at polyamorphism in glasses » (Porteur de projet : B. Ruta, ILM, Lyon)
- Projet SATT AxLR pré-maturation « Electrolytes et batterie tout solide au sodium » (Porteur de projet : A. Piarristeguy). (2019-2021)
- Projet Structurant de l’Université de Montpellier « Soutien à la recherche 2020 » : « Elaboration de matériaux innovants par pressage spark plasma sintering » (Porteur de projet : A. Piarristeguy)
- Projet ANR Progelec VTG : « Verres et vitrocéramiques de chalcogénures en tant que matériaux thermoélectriques pour des applications autour de l’ambiante » (Porteur de projet : B. Lenoir, IJL, Nancy). (2011-2016)
- Projet ANR blanc TEAM : « Nouvelles fonctionalités des matériaux amorphes à base de tellure » (Porteur de projet : M. Micoulaut). (2012-2015)
III. Production scientifique
