Les multiples états d’oxydations du fer  (Fe2+,Fe3+,..) affectent fortement les propriétés physiques des intérieurs planétaires, la formation de roches et minéraux, la spéciation des phases liquides et la différentiation chimique.  Ce projet de thèse a pour but de déterminer les équations d’états, le diagramme de phase et les structures électroniques du FeO jusqu’à des pressions dépassant le Térapascal (intérieurs des Super-Terres). En effet le FeO est un pôle pur de la solution solide ferropericlase (Mg,Fe)O que l’on retrouve dans la majeur partie du manteau terrestre. Comme on peut le voir sur la figure 1, selon les conditions de pressions et de températures, la structure cristallographique du FeO change, et sa structure électronique aussi. Il est l’objet par exemple, d’une transition de spin à partir de 70 GPa et 2000K qui induit le passage d’une phase isolante à métallique[1,2].  L’étude sera menée suivant deux axes:  1) L’utilisation de simulations ab initio permettant de simuler des structures cristallines à hautes pressions et d’obtenir les spectres d’absorptions X et diffractomètres correspondants.  2) L’utilisation de la compression dynamique par laser associée aux rayons X ultra-rapides produits par les laser à électrons libres (EuXFEL en Allemagne, LCLS aux USA, SACLA au Japon,..). Cette approche permettra des observation in-situ des phases et propriétés électroniques à haute pression.

Cette technique, schématisée sur la figure 2 consiste à produire un plasma à la surface de l’échantillon grâce à un laser. L’effet fusée résultant de la production de ce plasma va induire une onde choc qui va comprimer l’échantillon lors de sa traversée. Les  pressions obtenues pendant quelques nanosecondes sont largement supérieures à celles atteignables dans les cellules à enclumes de diamant. Le développement des sources de rayons X ultra-rapides ouvre la voie à l’étude des mécanismes de transition de phases et à la relation entre les structure électroniques et atomiques à haute pression [3].