6 bourses doctorales financées en partenariat en sciences et ingénierie !

L’école spécialisée en sciences fondamentales et ingénierie – SPECTRUM - d’Université Côte d'Azur, s'appuie sur les expertises de ses laboratoires de recherche pour promouvoir l'excellence disciplinaire et le travail interdisciplinaire de ses jeunes chercheuses et chercheurs.

Elle co-finance cette année cinq contrats de thèse (de 3 ans). Un contrat de thèse centrés sur les technologies quantiques ont été également sélectionnés et financés via des crédits dans le cadre du projet QuanteDu France porté par l’Institut Quantazur.

Projets sélectionnés 

Mila Gorodnichy – Institut de Chimie de Nice

Projet : Towards the development of new synthetic methodologies for natural and bioactive molecules - co financé par la fondation abritée par l'Académie des sciences : « Chimie des substances naturelles et ses applications » (CNRS).

Ce projet propose de développer de nouvelles méthodes de synthèse chimique durables pour produire des molécules naturelles complexes et de potentiels médicaments. Plus précisément, l’objectif est de concevoir des molécules diversifiées et tridimensionnelles, plus proches des architectures observées dans les molécules biologiquement actives, en s’appuyant sur la synthèse orientée vers la diversité (DOS).

Alors que les méthodes traditionnelles de synthèse sont orientées vers une cible spécifique, la DOS adopte quant à elle une stratégie plus exploratoire. Elle permet de parcourir de vastes zones de l'espace chimique, afin d’augmenter la probabilité d'identifier de nouveaux composés bioactifs.

Le projet répond également à un défi majeur de la chimie organique moderne : la conception de stratégies de synthèse efficaces, économes en atomes et respectueuses de l'environnement, capables de produire des architectures moléculaires tridimensionnelles complexes.
 

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Un projet de recherche exploratoire : produire un large éventail de structures chimiques inédites

Des travaux récents ont montré que la plupart des molécules de type « médicaments » présentent des structures majoritairement planes. Pourtant, les molécules thérapeutiques les plus prometteuses présentent souvent des architectures plus complexes et tridimensionnelles, leur permettant d’interagir plus efficacement avec leurs cibles biologiques, tout en restant accessibles à synthétiser.

Ce travail doctoral sera porté par Mila Gorodnichy, diplômée du parcours MedBioChem d’Université Côte d’Azur. Au sein de l’équipe Catalyse, Méthodologies de Synthèse et Chimie Fine, de l’Institut de Chimie de Nice elle développera notamment de nouvelles méthodologies de synthèse divergentes basées sur la catalyse à l'or, permettant la synthèse de divers composés polycycliques.

Les enjeux de ce projet sont doubles : sur le plan fondamental, avec l’exploration de nouveaux réarrangements économes en atomes, et sur le plan appliqué, avec la synthèse totale de produits naturels. A terme ces travaux pourraient ouvrir la voie à la synthèse à de nouveaux candidats thérapeutiques tout en contribuant à une chimie plus verte et respectueuse de l’environnement.

Lilian Alzina – Laboratoire J-A Dieudonné

Projet : Hypocoercivity for Kinetic equations : theoretical approach and numerical analysis cofinancé sur crédits ANR avec le projet MaDynOS (PI : Simona Rota Nodari)

Ce projet de thèse porte sur l'étude théorique et numérique de l'hypocoercivité appliquée aux équations cinétiques, avec un focus sur des modèles présentant des états d'équilibre à queues lourdes et des comportements de diffusion anormale.

Les équations cinétiques interviennent dans la modélisation de systèmes composés d'un grand nombre de particules : gaz, plasmas, systèmes d'agents en interaction. Elles décrivent comment ces systèmes évoluent au cours du temps, sous les effets conjugués du déplacement libres et des collisions des particules.

L’un des grands défis consiste à comprendre comment ces systèmes convergent vers un état d’équilibre, en particulier lorsque leur dynamique présente des comportements atypiques caractérisés par des phénomènes de diffusion non standard : plus lents, plus rapides. Grâce aux développements de nouveaux outils mathématiques et numériques, l’objectif est de mieux comprendre ces phénomènes.
 

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Un projet à l'intersection de l'analyse des EDP, de la théorie cinétique et du calcul scientifique

Au cœur de l’analyse de ces systèmes complexes dont le comportement collectif émerge des interactions entre un très grand nombre de particules, il y la théorie de l’hypocoercivité. Ce cadre théorique mathématique permet d’analyser la matière dont un système hors équilibre évolue progressivement vers une étable stable. Cette approche est particulièrement utile lorsque certains mécanismes dissipent naturellement l’énergie tandis que d’autres la conservent, rendant l’analyse du retour à l’équilibre particulièrement délicate.

Ce projet repose sur deux axes. Le premier axe de travail consistera à étendre ces méthodes à des modèles plus complexes, tels que les systèmes dits à queues lourdes, dans lesquels les comportements extrêmes (particules très rapides) jouent un rôle important. De telles situations apparaissent naturellement dans divers contextes physiques, notamment en physique des plasmas, et soulèvent de nouvelles difficultés analytiques liées à la perte de symétrie de l'opérateur et à des modifications substantielles du cadre fonctionnel sous-jacent.

Le second axe de travail comportera un volet important consacré aux développements de méthodes numériques avancées capables de simuler avec précision de tels systèmes complexes tout en préservant les propriétés clés du modèle continu : conservation de la masse, préservation de l'équilibre, dissipation de l'entropie et robustesse dans les régimes asymptotiques. L’objectif est d'établir des estimations uniformes par rapport au paramètre d'échelle et de mieux comprendre le lien entre la dynamique cinétique microscopique et les équations limites macroscopiques correspondantes, de type chaleur fractionnaire.

À l'intersection de l'analyse des EDP, de la théorie cinétique et du calcul scientifique, cette thèse portée par Lilian Alzina, diplômé du parcours Ingénierie Mathématique d’Université Côte d’Azur ambitionne d’apporter des avancées tant fondamentales que numériques pour les modèles cinétiques de nouvelle génération, en lien avec des enjeux actuels relatifs à la diffusion anormale et à la dynamique hors équilibre.

Sarah Khalidy – Laboratoire Lagrange

Projet : Studying the central parts of the Milky Waywith the MOONS Galactic survey– cofinancé avec l’ Université de Lund

L'objectif de ce projet de thèse est de mieux comprendre la formation et l’évolution des galaxies en étudiant les régions centrales de la Voie lactée.
Pour y parvenir, un nouvel ensemble de données exceptionnel sera exploité, issu du futur relevé galactique réalise avec MOONS, un nouvel instrument installé sur le Very Large Telescope (VLT) situé au Chili.

L’idée est d’étudier les propriétés chimiques, la cinématique et les âges des étoiles dans les régions centrales de la Voie lactée. L’étude portera plus particulièrement sur les multiples populations stellaires qui coexistent et se chevauchent dans le degré interne de la Galaxie, incluant l'amas d'étoiles nucléaire et le disque stellaire nucléaire, ainsi que dans un champ profond du bulbe galactique. Ces observations offriront une vue quasi complète de la population stellaire du bulbe, soit du cœur de la Voie lactée, et permettront de comparer les observations aux simulations de pointe afin de mieux comprendre les mécanismes à l’œuvre dans la formation et l'évolution des galaxies.
 

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Reconstituer une pièce maîtresse du puzzle de la formation des galaxies

Notre compréhension de l’histoire complète de la Voir lactée reste encore incomplète, en particulier dans ses régions centrales, notamment celles situées près du plan galactique. Ces zones demeurent peu documentées en termes d'observation en raison de la difficulté à s'affranchir efficacement de l'immense quantité de poussière interstellaire présente dans le disque.

Pourtant l’étude de ces régions est primordiale : le bulbe de la Voie lactée, composante centrale de notre Galaxie, renferme environ à lui seul un quart de la masse stellaire totale de la Voie lactée. Comprendre l'histoire complète du le bulbe de la Voie lactée, c’est comprendre une pièce maîtresse du puzzle de la formation des galaxies.
Pour mener à bien ce projet, l’instrument MOONS, combinant un spectrographe multi-objets infrarouge et la puissance du VTL, permettrait grâce à sa sensibilité de pointe d’observer simultanément les populations stellaires froides des régions centrales denses de la Voie lactée et de ses satellites. Il fournira ainsi des mesures précises de vitesses radiales, de métallicités et d'autres abondances chimiques pour plusieurs millions d'étoiles au cours de sa durée de vie.

Le projet de thèse porté par Sarah Khalidy diplômée du parcours MAUCA d’Université Côte d’Azur s’articulera en trois étapes majeures. La première année sera consacrée à la réalisation de tests de validation des données issues de l’instrument MOONS.
La deuxième année portera sur l’exploitation scientifique complète des données avec pour objectif la réalisation d’une analyse chimio-dynamique complète du Centre Galactique et la comparaison avec des simulations.

Enfin, la troisième année visera à établir un recensement exhaustif des populations stellaires complexes du Bulbe Galactique et déterminer la fonction de sélection, un paramètre crucial pour la définition des relevés grâce aux premières observations du champ profond du Bulbe (« Bulge deep-field ») qui seront disponibles.

Guillaume Barthès – Centre de recherche sur l’Hétéropétaxie et ses Applications

Projet : 2D-OPTOFE - Sliding 2D ferroelectrics: optical detection and tuning of FE polarization; towards photonic neuromorphic computing functionalities cofinancé sur fonds EIC avec le projet 2DFERROPLEX (PI : Antoine Reserbat-Plantey)

L’essor de l'intelligence artificielle se heurte aux limites fondamentales des architectures informatiques actuelles. Les systèmes actuels basés sur le modèle de Von Neumann, reposent sur la séparation physique entre la mémoire et les unités de traitement ce qui entraine des transferts de données massifs et énergivores, appelé le « mur de la mémoire ».
Ce « mur » constitue aujourd’hui un frein au déploiement d’IA de pointe dans des environnements aux ressources énergétiques limitées : véhicules autonomes, capteurs de santé portables, robots industriels intelligents.

Ce travail doctoral s'inscrit dans un programme de recherche plus large coordonné par Antoine Reserbat-Plantey du CRHEA, intitulé 2DFERROPLEX et financé par la Commission Européenne. Il explore une approche de rupture : l’informatique neuromorphique photonique. L’idée de cette approche est de concevoir des dispositifs inspirés du cerveau humain, capables de traiter l’information avec des photons et non plus des électrons. Cela permettrait de gagner en rapidité, tout en consommant drastiquement la consommation énergétique.

Dans ce cadre, le travail de cette thèse vise à comprendre et contrôler les propriétés optiques d’une nouvelle classe de matériaux bidimensionnels ferroélectriques capables de changer d’état sous la lumière. L’objectif est ainsi de contribuer à poser les bases du premier neurone artificiel tout-optique basé sur des hétérostructures ferroélectriques 2D fonctionnant à des seuils de l'ordre du nanowatt.
 

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Un projet de rupture technologique pour une IA plus sobre et plus rapide

Ce projet doctoral porté par Guillaume Barthès, diplômé de L’INSA Toulouse, est de contribuer à lever un verrou de l’informatique neuromorphique photonique : l’absence de composants efficaces permettant de mettre au point des systèmes optiques capables d’effectuer des calculs complexes comparables à ceux de l’IA.
Pour y parvenir, l’idée est de s’appuyer sur une découverte de 2021 en physique des matériaux, la ferroélectricité par glissement dans des bicouches de dichalcogénures de métaux de transition (TMD) de phase rhomboédrique (3R).

Porté au sein du CRHEA, ce projet doctoral se déroulera en trois grandes phases. La première année sera consacrée à la fabrication et caractérisation des hétérostructures 2D ainsi qu’à l’imagerie optique des domaines ferroélectrique.
La deuxième année portera sur l’étude des premiers effets optiques non linéaires et sur l’analyse des parois de domaine à très haute résolution temporelle.
Enfin, la troisième année visera la démonstration de la commutation tout-optique et l’évaluation du potentiel de ces composantes pur des architectures d’IA de nouvelle génération.

Les avancées qui seront réalisées sur la commutation tout-optique de la ferroélectricité 2D dans le cadre de cette thèse devraient contribuer au dépôt de demandes de financement complémentaires. Plus précisément, dès la troisième année ou à l'issue de la thèse, un projet auprès de la commission européenne à travers une candidature à une bourse de type ERC Consolidator pourrait être envisagée. Un projet de candidature auprès du réseau doctoral européen - European Doctoral Network- est quant à lui en cours de montage avec l'ensemble du consortium 2DFERROPLEX.

Par ailleurs, les résultats concernant la commutation optique pourraient alimenter un axe de R&D dédié au sein de la start-up Axiomatic.

Raphaëlle Trivière - Laboratoire Géoazur

Projet : SEISMART-GM- Multiscale quantification of ground motions caused by an earthquake in the Alpes-Maritimes: toward a rapid decision-making tool – cofinancé sur fonds du Centre National de Recherche Scientifique (CNRS) avec le projet SEISMART (PI : Françoise Courboulex)

Les séismes figurent parmi les catastrophes naturelles les plus dévastatrices et meurtrières au monde. En France, ce risque est souvent éclipsé par des phénomènes plus fréquents tels que les inondations et les tempêtes. Lorsqu'un événement sismique se produit, les décideurs ont cependant besoin d'informations rapides et fiables pour coordonner les opérations de secours et solliciter, si nécessaire, une aide extérieure, alors que la fenêtre critique de survie est estimée à 48 heures.

Dans ce contexte, cette thèse vise à contribuer au développement d'outils opérationnels destinés à permettre aux préfectures et aux collectivités locales de réagir rapidement face à une crise sismique et à ses conséquences. Ce projet intégré au programme de recherche SEISMART, porté par Francoise Courboulex au Laboratoire Géoazur, vise à améliorer l’anticipation et la gestion des crises sismiques. L’idée est de développer une approche de type « living lab ».
 

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Améliorer l’anticipation et la gestion des crises sismiques

La ​​Côte d'Azur est l'une des régions les plus sismiquement actives d'Europe occidentale. Elle est régulièrement secouée par des séismes de magnitude modérée. Le plus récent, de magnitude 4,1, a eu lieu le 25 mars 2025. Par le passé, la région a connu des séismes destructeurs, tant terrestres que maritimes, comme celui de 1887, d'une magnitude supérieure à 6,5 qui a fait plusieurs centaines de victimes du côté italien et a engendré un tsunami.

La forte densité de population sur le littoral, l’exposition aux tsunamis ainsi que la vulnérabilité des bâtiments dans les villes et villages de l'intérieur, rendent le risque considérable. C’est pourquoi le projet se concentre sur les Alpes-Maritimes. Son approche est ouverte de type « living lab », associant les acteurs publics du territoire. Les outils développés dans le cadre du projet pourront ensuite être déployés dans d'autres régions de France métropolitaine ainsi que dans les départements et régions d'outre-mer.

Cette thèse sera portée par Raphaëlle Trivière, titulaire d’un master en géophysique de l’Institut de Physique du Globe de Paris, avec une spécialisation dans l’évaluation des aléas et des risques sismiques acquise à la préfecture de Nice. Sa thèse s’articulera autour de trois axes majeurs.

La première phase consistera à améliorer des cartes des mouvements du sol produites avec des données en temps réel provenant de stations sismologiques françaises et italiennes. Ces cartes, appelées ShakeMaps, sont déjà produites automatiquement par le laboratoire Géoazur, mais leur niveau de fiabilité est loin d'être suffisant pour permettre une estimation précise des dommages. L’idée est d’intégrer plus finement les effets de site, c’est-à-dire les amplifications des ondes sismiques liées à la nature des sols, particulièrement marquées dans les vallées sédimentaires et les zones urbanisées.

La deuxième phase du projet visera à simuler des sismogrammes réalistes pour deux scénarios de séismes destructeurs futurs probables dans les Alpes-Maritimes. A cette fin, les travaux reposeront sur deux séismes récents, particulièrement bien enregistrés par l'ensemble du réseau (y compris le dispositif de fibre optique sous-marine en mer Ligure) et ressentis par la population : l'événement de Coaraze de mars 2025 (magnitude 4,1) et celui de San Remo de décembre 2024 (magnitude 3,7, en mer).

Enfin, la dernière phase de travail reposera sur la participation active de la doctorante au « Living lab » du projet SEISMART. En collaboration avec les acteurs opérationnels, le travail de Raphaëlle Trivière, consistera à faciliter l'utilisation opérationnelle des résultats par les acteurs locaux, tels quel les services de secours et les collectivités territoriales, afin d'améliorer l'efficacité de la gestion de crise post-sismique.

Lou Gallois – Institut de Phyique de Nice

Projet : Violation des inégalités de Bell dans un champ gravitationnel non uniforme cofinancé sur via le projet PEPR QCOMMTESTBED

Les technologies de communication quantique ouvrent des perspectives intéressantes tant sur le plan appliqué pour la sécurisation des échanges d’information que sur le plan fondamental pour explorer de nouveaux sujets en physique. A l’interface entre mécanique quantique et relativité général, ce projet doctoral vise à étudier expérimentalement l’influence d’un champ gravitationnel non uniforme sur des états quantiques intriqués.

L’objectif est de réaliser une expérience inédite de violation des inégalités de Bell dans une configuration où les deux interféromètres indépendants sont situés à des altitudes différentes. Le déséquilibre de ces dispositifs les rendrait alors sensibles au déphasage gravitationnel.
 

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Un projet aussi ambitieux repose sur la synergie de trois équipes d’Université Côte d’Azur

Ce travail doctoral ambitionne de faire progresser la recherche à la croisée de la physique quantique et de la relativité générale en exploitant les propriétés des photons intriqués distribués dur un réseau quantique fibré à grande échelle. Ce travail sera mené par Lou Gallois, ancienne étudiante au sein du parcours Ondes, Atomes, Matière à Université Côte d’Azur qui a intégré, par la suite, un Master of Science en physique (spécialité dynamique quantique) à l'Imperial College de Londres.

Ses travaux s’appuieront sur la synergie de trois laboratoires de recherche azuréens, à savoir l’Institut de Physique de Nice (INPHYNI), le laboratoire d'Astrophysique Relativiste, Théories, Expériences, Métrologie, Instrumentation, Signaux (ARTEMIS) et le laboratoire Géoazur.

L'équipe « Information Quantique et Photonique » dirigée par Sébastien Tanzilli à l’Institut de Physique de Nice est un acteur majeur du domaine des communications quantiques. Depuis 2021, cette équipe exploite un réseau quantique déployé sur 100 km : le réseau quantique Q@UniCA, reliant le campus de Valrose à Nice au laboratoire Géoazur situé à Caussols. La configuration de cette infrastructure, avec des différences d’altitudes, constitue un environnement idéal pour mener ce projet. Elle permettra notamment d’étudier l’impact du déphasage gravitationnel sur des photons intriqués à l’aide d’interféromètres de grande longueur stabilisés par le signal de référence ultra-stable REFIMEVE.

Les travaux de la doctorante s’articuleront autour de trois phases principales. La première phase sera consacrée à la validation théorique et numérique du protocole expérimental, à l’exploitation et la diffusion du signal REFIMEVE sur le réseau ainsi qu’au développement d'interféromètres de plusieurs kilomètres de long et d'une source EPR ultra-stable basée sur REFIMEVE.

La deuxième phase portera sur la stabilisation des interféromètres à l'aide de REFIMEVE et sur la mise en place au laboratoire à Nice d’une première démonstration de violation des inégalités de Bell afin de valider le protocole expérimental.

Enfin, la dernière phase du projet sera dédiée au déploiement sur le réseau quantique Q@UniCA, avec une expérience de violation des inégalités de Bell entre les deux sites, soient ceux de Caussols et Nice situés à des altitudes différentes.

Cette expérience constituera une preuve de concept pour mener à terme, des expériences encore plus ambitieuses, comme la mesure du décalage gravitationnel vers le rouge sur des états quantiques entre la Terre et la Lune, conformément au livre blanc de l'ESA auquel ont contribué ARTEMIS, Géoazur et INPHYNI.

Valentina Rivera-Chambost – Centre de Recherche sur l’Hétéroépitaxie et ses Applications (CRHEA)

Projet : SCENE: Superconducting quantum Circuits from Epitaxial Niobium nitride Engineering cofinancé sur fonds Quantedu France

Ce projet doctoral vise à explorer une nouvelle approche fondée sur l’épitaxie par jets moléculaires (MBE), une technique de croissance, permettant d’obtenir des matériaux d’une grande pureté et un contrôle à l’échelle atomique.

L’objectif est de développer une nouvelle génération de circuits quantiques supraconducteurs plus performants, robustes et capables de fonctionner dans des conditions moins contraignantes.

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Contribuer à l’émergence de nouvelles architectures quantiques combinant électronique, photonique et technologies supraconductrices

Les technologies quantiques supraconductrices figurent parmi les plateformes les plus prometteuses pour le développement de l’informatique quantique. Elles reposent sur des circuits supraconducteurs capables d’exploiter les propriétés de la mécanique quantique pour réaliser des calculs bien au-delà des capacités offertes par des architectures classiques. Cependant, ces dispositifs font encore face à plusieurs contraintes majeures : la nécessité de fonctionner à des températures inférieures à 50 mK, obtenues par un réfrigérateur à dilution, ainsi que des performances limitées par des phénomènes de décohérence liés aux défauts présents dans les matériaux et aux interfaces.

Dans ce contexte, ce projet propose de s'attaquer à la racine de ces limitations en explorant une nouvelle approche pour fabriquer une nouvelle génération de circuits quantiques supraconducteurs plus efficients et potentiellement capables de fonctionner dans des conditions moins contraignantes. Il s’agit d’utiliser l'épitaxie par jets moléculaires (MBE).

Ce projet de thèse porté par Valentina Rivera-Chambost, diplômée d’un Master of Science by Thesis in Physics de Victoria University of Wellington et du The MacDiarmid Institute contribuera à mettre en place la plateforme interne de nanofabrication et de caractérisation cryogénique actuellement en développement.