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Mineure Sciences de la matière

Résumé

Les connaissances de cette mineure « Sciences de la matière » s’appliquent aux domaines de la physique et de la chimie et des matériaux du L1 au L3.

Dès la première année, vous deviendrez capables de :

  • Savoir identifier, représenter et nommer les composés inorganiques
  • Connaître les caractéristiques des états de la matière
  • Acquérir les notions de base de la cristallochimie et des diagrammes de phase
  • Maîtriser les outils mathématiques appliqués aux sciences de la matière

En deuxième année sur les deux semestres :

  • Connaître, identifier et sélectionner les différentes techniques analytiques (chromatographie gaz, chromatographie en phase liquide, potentiométrie, conductimétrie, spectroscopies UV-VIS, IR et réfractométrie) en physique/chimie/matériaux et leur règlementation.
  • Savoir décrire une structure cristalline, connaître les fondements de la cohésion des cristaux
  • Identifier les différents défauts cristallins et connaître l’utilité des défauts dans les propriétés physiques des matériaux
  • Faire le lien entre la géométrie d’une pièce et les sollicitations qu’elle subie
  • Différencier les essais de sollicitation mécanique des matériaux et Identifier les états de contrainte d’un matériau

Vous aurez le choix en troisième année de poursuivre votre spécialisation par deux parcours :

Parcours matériaux : Établir le lien existant entre les propriétés physiques macroscopiques des matériaux et l’aspect fondamental de la matière.

Parcours Physique-Chimie : Concevoir théoriquement des méthodes de synthèse de composés organiques simples à partir de produits donnés : synthèses multi-étapes, rétro-synthèses. Pratiquer une démarche expérimentale en utilisant les notions théoriques. 
Maîtriser les notions de cohérence spatiale et temporelle, en appui des phénomènes d’interférences à N ondes. Et maîtriser les notions de diffraction par des ouvertures planes, périodiques, à 2 et 3 dimensions.

Descriptif des cours

Semestre 2

Chimie minérale 1 (Obligatoire)

  • Objectifs d'apprentissage

    -  Identifier les composés inorganiques et leurs propriétés.
    -  Nommer et représenter les composés inorganiques.
    -  Connaître les différents états de la matière : état gazeux -Etude des gaz nobles ; état liquide ; état solide - Introduction aux structures cristallines.
    -  Maîtriser les diagrammes de phase idéaux.

  • 24h (15h cours magistraux - 6h travaux dirigés - 3h travail en accompagnement)
  • 3 crédits ECTS

Compléments d'analyse (Obligatoire)

  • Objectifs d'apprentissage

    -  Connaitre les primitives usuelles ;
    -  Faire une intégration par partie ou un changement de variables ;
    -  Déterminer les solutions d’une équation différentielle linéaire d’ordre 1 ;
    -  Déterminer les solutions d’une équation différentielle linéaire d’ordre 2 à coefficients constants.

  • 26h (12h cours magistraux - 9h travaux dirigés - 5h travail en accompagnement)
  • 3 crédits ECTS

Semestre 3

Analyse Physico-chimiques 1 (Obligatoire)

  • Objectifs d'apprentissage

    -  Connaître les différentes techniques analytiques pour qualifier et pour quantifier les solides, les liquides et les gaz
    -  Corréler les aspects théoriques et pratiques concernant :
    - Méthodes classiques (exemple l’extraction)
    - Méthodes complémentaires (exemples la chromatographie et la conductimétrie)
    - Méthodes instrumentales (exemples la spectrosco-pie UV/vis)

  • 24h (10h 30min cours magistraux - 10h 30min travaux pratiques - 3h travail en accompagnement)
  • 3 crédits ECTS

Cristal parfait, cristal réel (Obligatoire)

  • Objectifs d'apprentissage

    -  Décrire une structure cristallographique : Rappel sur les réseaux cristallins, système d’indices des plans cristallins et direction cristalline, distance inter réticulaire, visualisation de la structure cristalline
    -  Construire et lire une projection stéréographique
    -  Connaitre les spécificités du cristal réel : défauts ponctuels, dislocations, fautes d’empilement et transition hcp-cfc, joints de grains et leurs contributions aux propriétés physiques des matériaux.
    -  Connaitre les notions sur la cohésion cristalline : cristaux ioniques, covalents et métalliques, interactions de Van Der Waals-London, interactions répulsives, potentiel de Lennard-Jones, potentiel de Buckingham.

  • 27h (12h cours magistraux - 9h travaux dirigés - 6h travail en accompagnement)
  • 3 crédits ECTS

Semestre 4

Physique de la déformation (Obligatoire)

  • Objectifs d'apprentissage

    -   Déterminer à quel type de sollicitation mécanique est soumise une pièce de structure donnée
    -   Prédire le résultat d’une sollicitation mécanique exercée sur une pièce
    -   Définir la relation entre une sollicitation et son résultat
    -   Dimensionner une pièce ou une structure pour des géométries simplifiées soumises à des états de tension, compression, flexion, torsion.
    -   Utiliser le principe de coupure afin d’identifier des profils de contrainte dans le matériau.

  • 26h (15h cours magistraux - 6h travaux dirigés - 5h travail en accompagnement)
  • 3 crédits ECTS

Approche analytique expérimentale (Obligatoire)

  • Objectifs d'apprentissage

    -  Avoir les bases pratiques de différentes techniques analytiques expérimentales (chromatographie gaz, chromatographie en phase liquide, potentiométrie, conductimétrie, spectroscopies UV-VIS, IR et réfractométrie) d’usage courant dans de laboratoires publiques et privés capables d’assurer la qualité.

  • 24h (1h 30min cours magistraux - 19h 30min travaux pratiques - 3h travail en accompagnement)
  • 3 crédits ECTS

Semestre 5 Parcours matériaux

Structure des solides (Obligatoire)

  • Objectifs d'apprentissage

    -  Différencier les différents états de la matière : ordonné - désordonné.
    -  Déterminer l’énergie de cohésion d’un cristal et son influence sur quelques propriétés physiques.
    -  Déterminer le réseau réciproque d’une structure périodique et d’en déduire les zones de Brillouin.

  • 24h (12h cours magistraux - 9h travaux dirigés - 3h travail en accompagnement)
  • 3 crédits ECTS

Déformation des solides (Obligatoire)

  • Objectifs d'apprentissage

    -  Décrire un état de contrainte et de déformation d’un solide.
    -  Développer des lois de comportement en élasticité linéaire isotrope
    -  Aborder des calculs tensoriels en considérant le cas d’une sollicitation mécanique d’un solide.

  • 27h (15h cours magistraux - 9h travaux dirigés - 3h travail en accompagnement)
  • 3 crédits ECTS

Semestre 5 Parcours Physique-Chimie

Chimie organique 3 (Obligatoire)

  • Objectifs d'apprentissage

    -  traiter les cas de diffraction de Fraunhofer
    -  traiter les cas de diffraction de Fresnel
    -  décrire la diffraction par un solide cristallin
    -  calculer un degré de cohérence spatiale
    -  calculer un degré de cohérence temporelle
    -  décrire une figure d’interférence dans le cas d’une source large,polychromatique

  • 51h (21h cours magistraux - 9h travaux dirigés - 15h travaux pratiques - 6h travail en accompagnement)
  • 6 crédits ECTS

Semestre 6 Parcours matériaux

Physique statistique (Obligatoire)

  • Objectifs d'apprentissage

    -  Connaitre les différentes lois de probabilité
    -  Savoir calculer les différents moments d’ordre n d’une variable aléatoire continue ou discrète
    -  Savoir appliquer le théorème central limite
    -  Connaître les différentes propriétés de l’entropie statistique
    -  Savoir identifier les ensembles statistiques micro-canonique, canonique et grand canonique
    -  Savoir manipuler la statistique de Boltzmann-Gibbs
    -  Savoir calculer l’énergie interne, l’entropie et les autres grandeurs thermodynamiques d’un système
    -  Savoir calculer la vitesse d’éjection d’un gaz à partir de la distribution des vitesses de Maxwell

  • 36h (21h cours magistraux - 9h travaux dirigés - 6h travail en accompagnement)
  • 4 crédits ECTS

Physique du solide (Obligatoire)

  • Objectifs d'apprentissage

    -  Déterminer les niveaux d’énergie d’un électron libre dans un conducteur parfait (métal).
    -  Calculer l’énergie de Fermi d’un matériau conducteur (métal).
    -  Établir la présence d’une bande interdite compte tenu de la structure périodique d’un matériau cristallin
    -  Expliquer pourquoi certains matériaux sont de parfaits conducteurs alors que d’autres sont de parfaits isolants
    -  Appréhender la structure de bandes d’énergie de matériaux plus complexes tels les semi-conducteurs

  • 15h (9h cours magistraux - 3h travaux dirigés - 3h travail en accompagnement)
  • 2 crédits ECTS

Semestre 6 Parcours Physique-Chimie

Optique cohérente (Obligatoire)

  • Objectifs d'apprentissage

    -  Connaître les propriétés physico-chimiques, la réactivité, la préparation des dérivés carbonylés (aldé-hydes, cétones, acides carboxyliques et dérivés)
    -  Concevoir théoriquement des méthodes de synthèse de composés organiques simples à partir de produits donnés : synthèses multi-étapes, rétrosynthèses.
    - Pratiquer une démarche expérimentale en utilisant les notions théoriques.
    -  Analyser et de justifier les choix expérimentaux dans une synthèse organique
    -  Réaliser la synthèse de composés organiques en mettant en œuvre un protocole expérimental.

  • 51h (18h cours magistraux - 12h travaux dirigés - 12h travaux pratiques - 9h travail en accompagnement)
  • 6 crédits ECTS