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Investigation of Multidimensional Non-Periodic Electron Scattering Phenomena Using Advanced Electron Crystallography

Description du projet

Cartographier le désordre structurel dans les oxydes fonctionnels

Les oxydes fonctionnels sont essentiels à la conversion de l’énergie solaire et à la résistance à la corrosion, mais leurs performances sont limitées par un désordre structurel que les méthodes conventionnelles ne parviennent pas à mettre en évidence. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet IMPERphECT met au point un cadre multidimensionnel novateur destiné à cartographier la complexité à l’échelle atomique. En combinant la diffraction électronique avancée, la microscopie à haute résolution, la spectroscopie et l’apprentissage automatique, les chercheurs analysent le dioxyde de titane dopé au chrome et à l’azote, ainsi que des revêtements obtenus par oxydation par micro-arc. Cette approche permet de déterminer les structures cristallines moyennes et les défauts locaux spécifiques, tels que les lacunes d’oxygène et les caractéristiques planaires. À terme, le projet vise à faire progresser notre compréhension fondamentale des relations structure–fonction dans la conception de matériaux fonctionnels innovants.

Objectif

The IMPERphECT project develops a multidimensional strategy to investigate structural disorder in functional oxide systems, a key factor influencing their performance in technologies such as solar energy conversion and corrosion protection. Conventional techniques like X‑ray diffraction make it very challenging to capture the full complexity of nanocrystalline systems with disrupted lattice periodicity. The project combines advanced electron diffraction and microscopy with machine learning to create a multidimensional framework for mapping structural complexity at the nanoscale.
Two oxide‑based model systems are studied: chromium and nitrogen co‑doped titanium dioxide, which shows enhanced photocatalytic and photovoltaic properties; and micro‑arc oxidation coatings on deformed titanium, valued for their strength and corrosion resistance. Both exhibit intermediate structural order and diverse disorder phenomena, including oxygen vacancies, charge states, planar defects, and secondary phases.
By integrating three‑dimensional electron diffraction, four‑dimensional scanning transmission electron microscopy, and advanced spectroscopy, the project will resolve both average structures and local disorder motifs. Machine learning will enable semi-automated classification of structural features and facilitate comprehensive mapping of phase transitions and defect chemistry. The outcome will be transferable protocols for characterizing disordered materials, advancing our understanding of structure-function relationships, and supporting innovation in functional materials design.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinateur

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET NTNU
Contribution nette de l'UE
€ 251 578,56
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (2)