Seminars at UMET

Rock deformation and failure are governed by stress and strain heterogeneities that emerge at the grain scale and evolve across length scales, ultimately controlling macroscopic strength and rupture processes. Capturing these internal processes in situ, while a sample is under mechanical loading, remains a major challenge in both geoscience and materials science. High-energy synchrotron-based techniques such as three-dimensional X-ray diffraction (3DXRD) and its scanning variant (scanning-3DXRD) provide a unique route to address this problem by non-destructively probing bulk polycrystalline materials and reconstructing the crystallographic orientation and elastic strain of thousands of individual grains embedded within a three-dimensional volume.
This seminar will present recent methodological developments at the ESRF in 3DXRD and pencil-beam scanning-3DXRD, with a focus on their ability to resolve spatially heterogeneous stress fields and microstructural evolution during deformation. Applications to rock mechanics spans from operando experiments under quasi-static triaxial loading — revealing how stress builds up, localizes, and redistributes prior to failure — to post-mortem investigations of microstructures and heterogeneous residual strain fields in natural and experimentally deformed rocks. By delivering grain-resolved measurements of internal stress in deforming rocks at unprecedented resolution, these emerging approaches open new experimental avenues to explore the microphysical mechanisms governing deformation, rupture, and chemical reactions in rocks and other polycrystalline materials.

Ce projet de recherche s’inscrit dans le développement d’une nouvelle génération d’élastomères
thermoplastiques (TPE) présentant des propriétés thermomécaniques modulables et évolutives,
répondant à la demande croissante en matériaux polymères à la fois durables et performants. Les TPE
se distinguent par leur capacité à combiner l’élasticité des caoutchoucs avec la transformabilité et la
recyclabilité des thermoplastiques. Traditionnellement conçus à partir de copolymères di- ou triblocs,
ils reposent sur un bloc souple, responsable de l’élasticité, et un ou deux blocs rigides, assurant la
stabilité thermique et la rigidité.
Notre approche innovante consiste en la conception de copolymères triblocs fonctionnalisés par des
groupements latéraux permettant des réticulations indépendantes, covalentes et réversibles. Le bloc
rigide est constitué de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) fonctionnalisé par des unités furannes et
maléimides protégées, tandis que le bloc souple est formé de polycaprolactone (PCL) focntionnalisé par
des groupements anthracènes. Cette architecture offre la possibilité d’activer des réticulations
orthogonales : réticulation thermique via la réaction de Diels-Alder réversible pour le bloc rigide, et
réticulation photo-induite sous irradiations UV pour le bloc souple. Ce système à double stimulus facilite
non seulement l’ajustement local et sélectif des propriétés, mais permet également la conception de
matériaux à gradient de propriétés. Par ailleurs, les extrémités des blocs rigides et souples ont été
fonctionnalisées par des ligands 2,6-bis(1′-méthylbenzimidazol-2′-yl)pyridine (Mebip) en extrémités de
chaines, permettant leur auto-assemblage via la formation de complexes métal-ligand (MLC) (Figure1).
Cette approche de chimie métallo-supramoléculaire confère une flexibilité significative dans la
conception macromoléculaire, tout en introduisant un aspect thermosensible puisque les complexes
métal-ligands peuvent être assemblés ou désassemblés par chauffage, dotant ainsi les matériaux d’une
capacité de recyclabilité.

Membres du jury :

Pr. Benjamin Le Droumaguet, Université Paris-Est Créteil, ICMPE 
Pr. Blanca Martin-Vaca, Université de Toulouse, LHFA
Pr. Philippe Zinck, Université de Lille, UCCS
Dr. Vincent Lapinte, Université de Montpellier, ICGM
Dr. Fanny Coumes, Sorbonne Université, IPCM
Dr. David Fournier, Université de Lille, UMET
Dr. Grégory Stoclet, Université de Lille, UMET

Mars likely experienced a global magma ocean during its early evolution, strongly influencing the planet’s cooling history, crystallization processes, and mantle differentiation. Recent seismic observations from NASA’s InSight mission suggest the possible presence of a molten or partially molten silicate layer at the core–mantle boundary (CMB), raising the question of whether this basal melt layer could represent a long-lived remnant of the primordial magma ocean. Addressing this issue requires direct constraints on the physical properties of Fe-rich Martian melts—including viscosity, density, and seismic velocities—as well as on the melting relations and phase equilibria governing deep-mantle behaviour.

To investigate these processes, we conducted high-pressure and high-temperature experiments combining ex situ measurements at the Bayerisches Geoinstitut with in situ experiments at SPring-8 and DESY. Our results show that deep Martian melts are highly FeO-rich, exhibit low viscosities, and can significantly reduce seismic velocities even at very small melt fractions. Complementary melting experiments at ~19 GPa further constrain melting behaviour, melt chemistry, and phase relations expected near the Martian CMB.

Together, these measurements provide an experimental framework to evaluate the formation, stability, and seismic detectability of a basal melt layer, and to link the dynamics of Mars’ early magma ocean to the present-day structure of its interior.