Offres de Thèses, Stages et Post-docs

nombre d'offres : 33

(pourvue) Analyse et contrôle de bactéries par microcavité optique

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Date de début : 1 septembre 2020

Offre n° SL-DRF-20-0165

La pression de radiation est la force exercée par la lumière lorsqu’elle rencontre ou traverse un objet. Cette force si petite soit-elle peut permettre de déplacer ou manipuler, à la manière d’une mini pince, des objets de dimension micrométrique. Généralement mis en œuvre au travers d’un microscope, on parle alors de pince optique.

Le laboratoire a une longue expérience dans l’étude des microcavités à cristaux photoniques, il y a été démontré que les microcavités optiques dans la filière SOI, permettent de réaliser un confinement extrêmement efficace du champ électromagnétique, tant du point de vue spectral que spatial. La mise en évidence et la quantification des forces optiques (pression de radiation et gradient) générées par ces microcavités a été obtenue par l’observation du mouvement de particules micrométriques placées en solution à proximité des structures. Il a pu ainsi être démontré que ces systèmes optofluidiques permettent le piégeage, l’assemblage, la manipulation et le tri de micro-nano objets en suspension. Nous avons franchi une étape supplémentaire en réussissant à identifier une bactérie piégée sur le piège grâce à sa signature optique.

Dans le cadre de ce sujet de thèse, nous envisageons de poursuivre ces études en évaluant les potentialités de ces technologies optofluidiques dans le domaine de la biologie cellulaire. Une première étape sera de faire évoluer les composants vers un système intégré permettant de conserver une viabilité cellulaire compatible avec les contraintes des mesures spectroscopiques. L’objectif final de cette thèse sera de proposer un système optofluidique silicium permettant d’analyser et/ou contrôler dynamiquement le comportement d’une cellule en fonction d’agent extérieur (antibiotique, chaleur, nourriture,phage). Les travaux seront conduits en collaboration avec les équipes spécialisées dans les technologies du vivant et de la santé.

  • Mots clés : Biologie cellulaire, Biologie, biophysique et biochimie, Optique, Physique, Santé, Sciences du vivant, Technologies micro et nano, Biologie, biophysique et biochimie, Chimie, Optique, Physique, Santé, Sciences du vivant, IRIG, PHELIQS
  • Laboratoire : IRIG / PHELIQS
  • Code CEA : SL-DRF-20-0165
  • Contact : emmanuel.picard@cea.fr
  • Merci de votre intérêt, mais cette offre de Thèses est déjà pourvue.

(pourvue) Etude et développement de biocapteurs piézotroniques à base de ZnO

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Date de début : 1 septembre 2020

Offre n° IMEPLAHC-15052020-CMNE

Sujet de thèse :

Etude et développement de biocapteurs piézotroniques à base de ZnO

IMEP-LaHC / MINATEC / Grenoble – France
Date limite pour l’application : 31 Mai 2020

 

Mots clefs :
Nanotechnologies, Nano fils, Piézoélectricité, Bio capteur, Physique du semi-conducteur et technologie.

Description du projet :
Les nanofils (NF) piézoélectriques semi-conducteurs (GaN et ZnO entre autres) présentent des propriétés piézoélectriques améliorées par rapport aux couches minces et au matériau massif, du fait de leur plus grande flexibilité, de leur sensibilité à des forces plus faibles et, également, à une amélioration intrinsèque des coefficients piézoélectriques qui a été identifiée par de récentes études théoriques et expérimentales [1, 2].
Le couplage de la polarisation piézoélectrique avec les propriétés semi-conductrices dans ces nanostructures, permettent la conception de dispositifs « piézotroniques » avec des nouvelles fonctionnalités et performances améliorés. Ils peuvent être utilisés notamment pour des applications de type capteurs de pression ou de contrainte, des bio capteurs, des photo-détecteurs, entre autres [3, 4, 5].
En France, le laboratoire l’IMEP-LaHC a contribué dans ce domaine, notamment avec l’étude de plusieurs dispositifs piézotroniques à base de NFs uniques [6, 7]. Ces études ont été réalisées en collaboration avec des laboratoires et instituts de recherches locales et internationales. Dans ce domaine, la littérature montre l’étude de divers dispositifs, par contre très peu d’études ont été réalisées sur leur fiabilité et leur durée de vie.

L’objectif de cette thèse sera la conception, l’étude et développement des nouvelles architectures de capteurs biologiques exploitant l’effet piézotronique à partir de NFs. Le but est de développer des biocapteurs à haute sensibilité, fiabilité et durée de vie.

L’étudiant aura à sa disposition tous les moyens expérimentaux du laboratoire, ainsi qu’un accès à la plateforme technologique PTA pour la préparation de structures de test spécifiques (métallisation de contacts, connexions, etc.).
Les NFs seront développés à l’IMEP-LaHC ou seront accessibles via différentes collaborations.
La fonctionnalisation des surfaces et manipulations biologiques seront réalisées également en collaboration avec des laboratoires partenaires (LMGP, INL, Institute Néel, INAC…).

Références :

[1] X. Xu, A. Potié, R. Songmuang, J.W. Lee, T. Baron, B. Salem and L. Montès, Nanotechnology 22 (2011)
[2] H. D. Espinosa, R. A. Bernal, M. Minary‐Jolandan, Adv. Mater. 24 (2012)
[3] Y. Zhang, Y. Liu and Z. L. Wang, Advanced Materials 23 (2011)
[4] X. Wang, Am. Ceram. Soc. Bull, 92 (2013).
[5] K. Jenkins, V. Nguyen, R. Zhu and R. Yang, Sensors 15 (2015)
[6] M. Parmar, E. A. A. L. Perez, G. Ardila, E. Saoutieff, E. Pauliac-Vaujour and M. Mouis, Nano Energy 56 (2019)
[7] Y.S. Zhou, R. Hinchet, Y. Yang, G. Ardila, R. Songmuang, F. Zhang, Y. Zhang, W. Han, K. Pradel, L. Montes, M. Mouis and Z.L. Wang, Adv. Mater. 25 (2013)

Détails :
Compétences requises:
Il est souhaitable que le candidat aie des connaissances dans un ou plusieurs de ces domaines : physique du semi-conducteur, piézoélectricité, techniques de salle blanche et caractérisations associées (SEM, etc.), fonctionnalisation de surfaces, capteurs biologiques.
Les notes et le classement en licence et surtout master sont un critère de sélection très important pour l’école doctorale.

Lieu :
IMEP-LAHC / Minatec / Grenoble

Ecole doctorale :
EEATS (Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal), spécialité NENT (Nano Electronique Nano Technologies).

Laboratoire de recherche:
IMEP-LAHC / MINATEC / Grenoble
L’IMEP-LAHC est localisé dans le centre d’innovation de Minatec. Il collabore avec plusieurs grands industriels (ST-Microelectronics, SOITEC, etc.), centres microélectroniques préindustriels (LETI, LITEN, IMEC, Tyndall) et PMEs (CEDRAT, etc.).
Le/La doctorant(te) travaillera au sein du groupe Composant MicroNanoElectronique / Nanostructures & Nanosystèmes Intégrés et aura accès aux plateformes technologiques (salle blanche) et de caractérisation du laboratoire.

Contacts:
Gustavo ARDILA  (ardilarg@minatec.grenoble-inp.fr)

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLAHC-15052020-CMNE
  • Contact : ardilarg@minatec.grenoble-inp.fr
  • Merci de votre intérêt, mais cette offre de Thèses est déjà pourvue.

Développement d’un procédé intégré de réfecto/transmissométrie temporelle THz à excitaton photoélectrique

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Date de début : 1 septembre 2020

Offre n° IMEPLAHC-14052020-RFM

Sujet de Thèse 
Développement d’un procédé intégré de réfecto/transmissométrie temporelle THz à excitaton photoélectrique

 

 

Travail de thèse :
L’objectif de ce sujet de thèse est de réunir les compétences complémentaires des deux groupes RFM et PHOTO pour importer le savoir-faire de spectroscopie THz en l’adaptant à la mesure par réflecto-/transmissométrie temporelle (TDR/TDT) sur dispositifs intégrés.
Le travail de thèse devra déboucher sur la mise en place d’un banc d’expérimentation permettant la mesure de dispositifs standards par TDR/TDT jusqu’à 1 THz et sur la réalisation d’un outil logiciel intégrant le traitement du signal adéquat pour extraire soit les propriétés électriques du dispositif sous test  soit la permitivité diélectrique du matériau sous test.
La génération et la détection des signaux large bande se fera grâce à des photodétecteurs rapides intégrés aux circuits à caractériser.
Les points innovants associés à ce sujet de thèse sont les suivants :

  • Mise en place d’un banc de mesure couplant excitations multiples par laser femtoseconde (banc optique) et mesure de signaux électriques par l’intermédiaire de pointes DC ou RF.
  •  Développement de dispositifs intégrés innovants intégrant les photodétecteurs rapides et les circuits à caractériser.
  • Développement d’un cadre théorique permettant l’extraction des paramètres de diffusion (paramètres S) à partir des mesures temporelles réalisées.
  • Conception et réalisation de dispositifs type « Lab on Chip » permettant la mesure de permitivité diélectrique de films minces ou de matériaux disponibles en faible quantité.
  • Conception et réalisation de photodétecteurs semiconducteurs sur AsGa (Arseniure de Gallium) puis sur Si (Silicium) permettant d’envisager un transfert de la technologie de mesure mise au point dans le cadre de la thèse aux dispositifs standards de la microélectronique (réalisés sur Si). Etant donné les propriétés optoélectroniques très différentes de ces matériaux,  le procédé de mesure devra être entièrement modifié (nouveau design de dispositifs) et le cadre théorique adapté (signaux arbitraires non assimilables à des impulsions idéales).

Profil recherché :
Nous souhaitons recruter un étudiant titulaire d’un diplôme niveau Master ou Ingénieur en électronique ou en  physique appliquée ayant un fort intérêt pour la recherche et pour le développement de méthodes expérimentales innovantes.
La maîtrise d’un  outil de programmation  (Python  ou Matlab etc…) et ou d’instrumentation (LabView) est un plus.
Pour postuler merci d’envoyer votre candidature (fichier PDF unique) aux encadrants.
La candidature devra présenter une lettre de motivation comprenant un bref exposé de vos expériences préalables de
stages ou professionnelles,  votre CV, une copie des diplômes et des notes du niveau bac+ 3 au niveau master ou ingénieur.

Contacts / Encadrants :
Jean-François ROUX,  maître de conférences HDR en optoélectrionique, IMEP-LaHC,  04.79.75.87.55,
jean-francois.roux@univ.smb.fr
Philippe ARTILLA maître  de conférences en hyperfréquences,  IMEP-LaHC,  04.79.75.88.18,
philippe.artillan@univ.smb.fr

Financement:
Allocation de type contrat doctoral.
Les frais liés à l’expérimentation (fabrication de prototypes,  réalisation du banc de mesure…) et les frais de mission  et de publication seront en partie pris en charge par le projet ANR STEPforQubits.

Lieu d’exercice de la thèse
Laboratoire IMEP-LAHC
Université Savoie Mont Blanc
73170 Le Bourget du Lac
Le (a) candidat (e)  sera intégré (e) au laboratoire IMEP-LaHC Université Savoie Mont Blanc et sera amené(e) à
se déplacer sur diférents sites pour les communicatins internatinales et nationales et pour les expérimentations.

Conditions
Type d’allocation : contrat doctoral.
Montant du salaire brut : environ 1800 euros pendant trois ans.
Date de début : 1er septembre 2020o

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLAHC-14052020-RFM
  • Contact : jean-francois.roux@univ-smb.fr

Développement d’un outil de modélisation 3D pour simuler des guides optiques intégrés avec des profils continus complexes

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Date de début : 1 septembre 2020

Offre n° IMEPLaHC-11032020-PHOTO

PHD subject, duration 36 months

Development of a 3D modeling tool to modelize integrated optical structure with complex profile

Contact:
Alain MORAND alain.morand@univ-grenoble-alpes.fr

Photonic devices can be developed in different substrates (Silicon, Nitride, Glass …). To design integrated optic functions, numerical modelling tools are necessary as FDTD, FMM, BPM …
These tools are already distributed commercially by different companies. All of these methods suffer from the staircase approximation. The space domain is in fact discretized in small sections (square most of the time) which don’t follow exactly the boundary of a waveguide. An artificial roughness appears at the interface inducing reflection or scattering. The objective of this PHD is to develop a 3D tool to minimize this effect in order to reach the ideal structure. Complex profile or real roughness waveguide could after be simulated with a good accuracy using this kind of tool.

For few years ago, Fourier Modal Method has been developed in the world and in our lab [1 and 2]. And recently, we added a Fast Fourier Factorization module to eliminate the staircase problem [3, 4]. This module has been implemented firstly in a Differential Method tool used to modelize the scattering of grating structure from a plane wave excitation. We have implemented this module in the FMM to simulate 2D optical waveguide. This efficiency has been recently proved [5].

Now, we would like to add this combination in a 3D version. This tool could then be an excellent solution for all company developing integrated optic structure. A first goal, it is to be able to add a real roughness of the waveguide and to estimate its impact on the reflection, attenuation losses or shift wavelength resonance for resonator cavity. A second goal is to have the possibility to design plasmonic structure with different shape as triangular, cylinder which can be complicated to simulate with classical methods. Plasmonic excitation of the metal plane with a specifically roughness could also be analyzed. The domain of study is not limited when the tool is developed and can be very large.

The requested skills or knowledge of the student:

  • Guided wave theory, electromagnetism (In optic or in radiofrequency domain)
  •  Computer science
  • Python code and eventually C code[1] J. P. Hugonin and P. Lalanne, “Perfectly matched layers as nonlinear coordinate transforms: a generalized formulalization”, J. Opt. Soc. Am. A, 22, 1844-1849 (2005)
    [2] D. Bucci, B. Martin and A. Morand, “Application of the three-dimensional aperiodic Fourier modal method using arc elements in curvilinear coordinates”, JOSA A, Vol. 29 (3), pp. 367-373, 2012.
    [3] E. Popov and M. Nevière, “Grating theory: new equations in Fourier space leading to fast converging results fo TM polarization”, J. Opt. Soc. Am. A, 17, 1773-1784 (2000)
    [4] H. Mohamad, S. Essaidi, S. Blaize, D. Macias, P. Benech and A. Morand, “Fast Fourier Factorization for differential method and RCWA: a powerful tool for the modeling of non-lamellar metallic diffraction gratings”, Optical and Quantum Electronics, 52:127, (2020)
    [5] H. Mohamad, S. Blaize, P. Benech and A. Morand, « An aperiodic differential method associated to the FFF: a numerical tool for integrated optic waveguide modelization », OWTNM in Berlin, (2020)

    PHD funding: it will depend on the level of the student in order to be funded by French ministry
  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLaHC-11032020-PHOTO
  • Contact : alain.morand@univ-grenoble-alpes.fr

(pourvue) Développement de solutions pour l’identification (THID) et l’authentification par des approches non intrusives dans le domaine THz.

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Date de début : 1 octobre 2020

Offre n° IMEPLaHC-24012020-PHOTO

Titre du sujet :
Développement de solutions pour l’identification (THID) et l’authentification par des approches
non intrusives dans le domaine THz.

Contacts :
Frédéric GARET                                                                                                                 Cornel IOANA   
frédéric.garet@univ-savoie.fr                                                                        cornel.ioana@gipsa-lab.grenoble-inp.fr
IMEP-LAHC – Université Savoie Mont Blanc                                        GIPSA Lab. – Université Grenoble Alpes
Bâtiment Chablais – Campus Scientifique                                                   11 Rue des Mathématiques
73376 Le Bourget du Lac – France                                                                     38400 Saint-Martin-d’Hères

L’Institut de Microélectronique, Electromagnétisme, et Photonique et Laboratoire d’Hyperfréquences et Caractérisation (IMEP-LAHC) :
L’IMEP-LAHC (UMR 5130), situé à Chambéry (Savoie-73) mène des recherches dans les domaines des Composants Micro et Nano Electroniques (thème CMNE), des RadioFréquences et Millimétrique (thème RFM) et de la PHOtonique, THz et de l’Optoélectronique  (thème PHOTO).
Les personnels impliqués dans ce projet appartiennent au département PHOTO et sont issus de l’équipe qui a joué un rôle pionnier dans le développement de la spectroscopie THz en France à partir du milieu des années 90. Le laboratoire a apporté des contributions majeures dans les domaines de l’extraction précise de paramètres matériaux et la détermination de la réponse THz (dans la gamme 100 GHz – 5 THz) de dispositifs complexes intégrant des structures photoniques métalliques, ou diélectriques à une ou plusieurs dimensions. Il a par ailleurs proposé en 2011 une structure de principe de la première structure de tag pour l’identification dans le domaine THz (THID) [1].

Le laboratoire Grenoble Images Parole Signal Automatique (GIPSA Lab) :
Le GIPSA Lab (UMR 5216), mène des recherches théoriques et appliquées sur les signaux et les systèmes produits et échangés par l’homme ou ses environnements naturel et technologique. Il se confronte à des mesures, des données, des observations provenant des systèmes physiques, biologiques, cognitifs ou artefactuels dans le but de fournir des dispositifs de décision, d’action et de communication viables, performants et compatibles avec la réalité physique et humaine. Il s’appuie sur un socle de théories en traitement de l’information et en contrôle/commande pour le développement de modèles et d’algorithmes, validés par des implémentations matérielles et logicielles. De par la nature de ses recherches, GIPSA-lab maintient un lien constant avec des applications dans des domaines très variés : la santé, l’environnement, l’énergie, la géophysique, les systèmes embarqués, la mécatronique, les micro et
nanosystèmes, les procédés et systèmes industriels, les télécommunications, les réseaux, les transports, la sécurité et la sûreté de fonctionnement, l’interaction homme-machine, l’ingénierie linguistique…

Profil du candidat :
Le candidat, idéalement issu d’un Master Recherche de type Physique ou EEA avec des compétences en électromagnétisme, traitement du signal et de l’information, analyse des phénomènes transitoires et inférence de la physique dans les approches d’analyse des données. Des compétences en machine learning sont également requises.
Il pourra par ailleurs présenter des aptitudes en instrumentation et/ou Optique ou optoélectronique.

Description du sujet :
L’identification et l’authentification des produits représentent aujourd’hui des enjeux mondiaux colossaux tant au niveau des sommes que des emplois concernés. En effet, de nombreux secteurs économiques doivent faire face à de nouvelles menaces liées à l’authenticité et l’intégrité des documents ou des biens de consommation qu’ils produisent. La contrefaçon est ainsi un fléau au niveau mondial et entraîne un manque à
gagner très important pour de nombreux fabricants.
Le sujet de cette thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet regroupant 2 laboratoires de recherche : l’IMEPLAHC et le GIPSA Lab ainsi que 2 PME : TIHIVE qui développe et commercialise un système d’imagerie THz et ARJO SOLUTION qui développe et commercialise des solutions de lutte contre la contrefaçon. Ce projet a pour objectif de concevoir et mettre en oeuvre des solutions pour l’identification et/ou l’authentification de produits manufacturés. Les solutions sont envisagées dans des gammes de fréquences térahertz (THz) :
1) via l’utilisation d’étiquettes (tags) sans puce qui pourront être soit directement intégrées ou plus simplement apposées aux produits [2],
2) via l’utilisation des propriétés intrinsèques desdits produits, en utilisant par exemple des images THz [3].
Dans le cadre de cette thèse, le candidat sélectionné aura pour objectifs d’étudier, de proposer et de développer diverses solutions d’identification et/ou authentification pouvant être utilisées dans le domaine des fréquences THz, comme par exemples :
– Des tags basés sur des structures périodiques et résonnantes (structures diffractives par notamment), bas coût à base de polymères et présentant des signatures caractéristiques dans le domaine THz, signatures auxquelles spécifiques et uniques [2,4].
– En utilisant directement la « signature intrinsèque » du produit, obtenue par imagerie THz par exemple.Plus précisément, le travail consistera en différentes étapes :

  • Concevoir, fabriquer et caractériser (mesure des signatures) les tags THz. Ces travaux seront plus particulièrement menés à l’IMEP-LAHC
  • Développer des méthodes de traitement des signatures afin d’évaluer la richesse de l’information contenue et donc du potentiel applicatif des tags retenus. Ces méthodes seront basées sur des solutions
    déjà démontrées au GIPSA Lab [5], [6].
  • Développer une solution d’authentification complète intégrant un système développé à TIHIVE et un outil de traitement des signatures, le tout tenant compte des contraintes applicatives réelles (ARJO SOLUTIONS).Ce travail s’appuie donc sur plusieurs volets de recherche applicative complémentaires :
  • Un volet expérimental visant à mettre en oeuvre des méthodes de mesures des signatures THz recherchées : spectroscopie THz dans le domaine THz (THz-TDS) ou encore imagerie THz possiblement multi-spectrale.
  • Un volet théorique visant à modéliser le comportement de structures diffractives pouvant être à l’originede la richesse de la signature THz du tag.
  • Enfin, la définition et la réalisation des algorithmes de traitement des données constitue un volet à la frontière de la physique et du traitement du signal. Il vise à bâtir les algorithmes pour l’identification et la classification des tags à partir des descripteurs innovants.

Logiciels :
Matlab, Langage de programmation de type C/C++ et/ou Python.

Mots clés :
Spectroscopie THz dans le domaine temporel (THz-TDS), THz Tag, techniques d’identification et d’authentification, Analyse spectrale des données, analyse des signaux transitoires, classification, machine learning.

Début : Octobre 2020. – CDD de 3 ans
Salaire mensuel : 1760 € Brut (1340 € net).

Références :
[1] M. Bernier, F. Garet, E. Perret, L. Duvillaret, S. Tedjini,” THz encoding approach for secured chipless radio frequency identification”, Applied Optics, Vol. 50, Issue 23, pp. 4648-4655 (2011)
[2] S. Salhi, F. Bonnefoy, S. Girard, M. Bernier, E. Perret, N. Barbot, R. Siragusa, F. Garet  » Enhanced THz tags authentication using multivariate statistical analysis « , IRMMW2019 44th International Conference on Infrared and Millimeterwave – Paris – France (1st -06st September 2019).
[3] F. Bonnefoy, C. Ioana, M. Bernier, E. Perret, N. Barbot, R. Siragusa, F. Garet  » Identification of random internal structuring THz tags using images correlation and SIWPD analysis « , IRMMW2019 44th International Conference on Infrared and Millimeterwave – Paris – France (1st -06st September 2019).
[4] M. Hamdi, F. Garet, L. Duvillaret, Ph. Martinez, G. Eymin Petot Tourtollet, ” Identification Tag in the THz Frequency domain using Low Cost and Tunable Refractive Index Materials”, Ann. Des Télécom., 68, 7-8, pp. 415-424 (August 2013)- DOI 10.1007/s12243-013-0374-7
[5] Angela Digulescu, Irina Murgan, Cornel Ioana, Ion Candel, Alexandru Serbanescu. Applications of Transient Signal Analysis Using the Concept of Recurrence Plot Analysis. Recurrence Plots and Their Quantifications: Expanding Horizons, 180, pp.19-38, 2016, 978-3-319-29921-1.〈10.1007/978-3-319-29922-8_2〉. 〈hal-01447912〉
[6] Angela Digulescu, Cornel Ioana, Alexandru Serbanescu, Phase Diagram-Based Sensing with Adaptive Waveform Design and Recurrent States Quantification for the Instantaneous Frequency Law Tracking. MDPI Sensors 2019, 19, 2434; doi:10.3390/s19112434

  • Mots clés : Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLaHC-24012020-PHOTO
  • Contact : frederic.garet@univ-savoie.fr
  • Merci de votre intérêt, mais cette offre de Thèses est déjà pourvue.
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