Diriger les flux de chaleur nanométriques dans les métamatériaux à base de nanocristaux
Découvrez en détails un résultat scientifique de James K. Utterback.
James Utterback est chargé de recherche à l’Institut des NanoSciences de Paris (INSP, CNRS/Sorbonne Université). Ses recherches portent sur la spectroscopie et la microscopie optiques ultrarapides de la relaxation et du transport de l’énergie dans les matériaux pour les applications en optoélectronique et photochimie. Après avoir obtenu son diplôme de premier cycle en physique à l’University of Oregon, puis avoir enseigné la physique et la chimie dans un lycée international en Inde, il a obtenu son doctorat (2013-2018) dans l’équipe de Gordana Dukovic à l’University of Colorado Boulder. Il a ensuite travaillé en tant que chercheur postdoctoral à l’UC Berkeley (2019-2022) dans l’équipe de Naomi Ginsberg. En 2022, James Utterback est recruté en tant que chargé de recherche CNRS à l’INSP où il a rejoint l’équipe Physico-Chimie et Dynamique des Surfaces.
L’optoélectronique – qui regroupe les cellules solaires, LEDs ou photodétecteurs – repose sur le transport efficace des charges électriques et de la chaleur à l’échelle nanométrique. Pourtant, on ignore dans le detail comment ces processus se déroulent dans des dispositifs réels en fonctionnement, soumis à un champ électrique, à la lumière, aux gradients de température ou à des défauts structuraux. Le projet InSituDynamics vise à combler ce manque en développant une microscopie optique ultrarapide capable de « filmer » en direct le déplacement des charges et de la chaleur dans des nanocristaux semi-conducteurs pendant qu’ils sont intégrés dans des dispositifs. Ces études permettront de révéler les étapes microscopiques qui limitent l’efficacité, d’identifier l’origine des pertes d’énergie et d’imaginer de nouvelles stratégies pour contrôler les flux d’énergie, par exemple grâce à des assemblages de nanocristaux aux propriétés thermiques ajustables. En établissant un lien entre les phénomènes locaux et les performances globales, ce projet ouvrira la voie à une conception plus rationnelle et durable des technologies optoélectroniques de prochaine génération.
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