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Univ. Paris-Saclay

Les sujets de thèses

5 sujets IRAMIS

Dernière mise à jour : 13-08-2020


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• Matière molle et fluides complexes

 

Caractérisation multi-échelle d'hydrogels d'intérêt biologique

SL-DRF-20-1105

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Patrick GUENOUN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2020

Contact :

Patrick GUENOUN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01-69-08-74-33

Directeur de thèse :


-


Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/patrick.guenoun/index.html

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Voir aussi : http://www.fast.u-psud.fr/

Les hydrogels sont des matériaux intelligents constitués d'une matrice solide remplie d'eau. Ces matériaux présentent une porosité très élevée et peuvent contenir une très grande quantité d'eau ; ils apparaissent donc comme des réservoirs à eau capables de libérer ou d'absorber du liquide. Ces propriétés ainsi que leur biocompatibilité éventuelle rendent ces matériaux très attractifs dans de nombreux domaines d'applications comme l'agroalimentaire ou le biomédical. Comprendre la réponse de ces gels sous contrainte est d'une importance primordiale, aussi bien au plan fondamental que pour les applications, en particulier lors de procédés de séchage ou d'imbibition. Ils doivent pouvoir encaisser les contraintes et ne pas fracturer. Dans ce cadre général nous nous proposons de travailler sur des hydrogels constitués de nanoparticules de silices associées à des protéines modèles. Grâce à la présence de protéines, il est possible de modifier la structure du gel en changeant les interactions entre constituants et de conférer des propriétés biologiques intéressantes. L'ajout d'espèces ioniques qui écrantent la répulsion électrostatique entre nanoparticules permet à la solution liquide de géliflier par un processus de percolation. L'ajout de protéines qui s'adsorbent sur les particules colloïdales permet d'apporter de nouvelles fonctionnalités biologiques au gel, tout en modulant les propriétés mécaniques allant d'une rhéologie viscoélastique à un comportement fragile. Le projet vise tout d'abord à contrôler les propriétés mécaniques des hydrogels protéiques qui peuvent de manière réversible, gonfler ou dégonfler lorsqu'ils se remplissent ou se vident de leur liquide. Ces effets induisent des modifications de la structure du gel. Nous souhaitons relier ces modifications de structure (échelle des nanoparticules) aux propriétés mécaniques (échelle macroscopique). A l'échelle du nanomètre, les hétérogénéités de structure ainsi que la perméabilité du milieu seront quantifiées par des techniques de tomographie, de diffusion de neutrons ou de rayons X et également par des techniques de cryo-microscopie. L'aspect macroscopique concernera l' étude des propriétés mécaniques du gel (instabilités mécaniques, déformations, propriétés mécaniques par mesures de nano-indentation). En résumé, nous proposons, une approche multi-échelle pour comprendre les processus de séchage et de gonflement d'hydrogels, en couplant les propriétés mécaniques aux modifications de la structure à l'échelle du nanomètre. La partie macroscopique se déroulera au laboratoire FAST de Paris-Saclay (en collaboration avec le laboratoire Charles Coulomb de Montpellier), tandis que la caractérisation à l'échelle du nanomètre sera réalisée au laboratoire LIONS (CEA).

Le financement de la thèse est assuré.

Colloïdes radiotactiques : vers des nanorobots de décontamination

SL-DRF-20-0434

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Jean-Philippe RENAULT

Fabienne TESTARD

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Jean-Philippe RENAULT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 15 50

Directeur de thèse :

Fabienne TESTARD
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 96 42

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=jrenault

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Nous nous proposons de développer un nouveau type de matière active (au sens de la physique statistique) des colloïdes capables de se déplacer vers les sources de radioactivité (présentant donc un radiotactisme). Ces colloïdes puiseront leur énergie dans les produits de radiolyse (H2, H2O2) produits en particulier par les grains d’émetteurs alpha.
Métamateriaux auto-assemblés à base de copolymères à blocs

SL-DRF-20-0544

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Patrick GUENOUN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Patrick GUENOUN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01-69-08-74-33

Directeur de thèse :

Patrick GUENOUN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01-69-08-74-33

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/patrick.guenoun/index.html

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Les métamatériaux sont des matériaux "artificiels" qui sont créés pour atteindre des propriétés inaccessibles aux matériaux homogènes naturels. Ainsi en est-il de propriétés optiques comme des indices de réfraction négatifs qui peuvent être atteints par une structuration des métamatériaux à une échelle inférieure à celle de la longueur d’onde de la lumière. Dans ce travail de thèse, nous atteindrons une telle structuration (nanostructuration) en combinant l’auto-assemblage de copolymères sur des surfaces et l’insertion dans cet auto-assemblage de nanoparticules d’or. La matrice de copolymères fournit la nanostructuration à l’échelle et la géométrie voulue tandis que la présence d’or confère les propriétés optiques attendues. Cette thèse en collaboration entre le LIONS au CEA Saclay et le Centre de recherche Paul Pascal à Bordeaux bénéficiera des deux environnements pour mener une étude expérimentale qui consistera à préparer des surfaces, où des phases cylindriques ou bicontinues de copolymères seront orientées perpendiculairement au substrat. Après synthèse au laboratoire et insertion des nanoparticules d’or dans les structures, les propriétés optiques du matériau obtenu seront mesurées et analysées en vue de les modéliser.
Poly(liquide ionique) à haute lubrification : structures multiéchelles et propriétés interfaciales

SL-DRF-20-1191

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe de Diffusion Neutron Petits Angles

Saclay

Contact :

Alexis Chenneviere

Frédéric Restagno

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2020

Contact :

Alexis Chenneviere
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/GDNPA

0667677870

Directeur de thèse :

Frédéric Restagno
CNRS - Université Paris Saclay, Laboratoire de Physique des Solides, UMR 8502


Page perso : http://iramis.cea.fr/llb/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=achennev

Labo : http://www-llb.cea.fr/

Le terme "liquide poly(ionique)"- LPI désigne un type spécial de polyélectrolyte dans lequel chaque unité monomère est composée d'un liquide ionique (LI). Ces composés ont récemment attiré l'attention, car ils présentent une combinaison unique des propriétés des LIs (par exemple, une grande stabilité thermique, chimique et électrochimique, une adsorption interfaciale et une conductivité ionique accrue) avec celles des matériaux polymères (par exemple, la transformabilité, la viscoélasticité, l'adhérence, les propriétés filmogènes et plus largement l'élaboration de macromoléles...). Du point de vue du physicien des polymères, la principale différence entre un polymère fondu idéal et les LPIs provient de la présence de contre-ions et d'interactions locales entre les monomères du LI en raison de leur nature amphiphile. Des expériences préliminaires impliquant la diffusion de neutrons à petits angles ont mis en évidence l'influence de ces interactions locales sur la conformation des chaînes de LPIs, ce qui a conduit à un écart par rapport à la conformation idéale des chaînes de polymères. Une telle déviation a une forte influence sur les propriétés viscoélastiques globales des LPI qui peuvent conduire à des propriétés de lubrification améliorées. L'objectif de ce projet de doctorat est de comprendre le rôle de la conformation macromoléculaire, à la fois en masse et à l'interface, sur le glissement des LPI aux interfaces et de déterminer les paramètres moléculaires permettant d'améliorer la lubrification.



Afin de répondre à cette question, nous prévoyons de combiner la caractérisation structurelle à l'aide de neutrons et les techniques de diffusion des rayons X et de mesures de glissement à l'aide de mesures de vélocimétrie basées sur le photoblanchiment (perte de fluorescence de molécules optiquement actives).

Relever le défi de la transition vitreuse par manipulation optique de molécules.

SL-DRF-20-0287

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes (SPHYNX)

Saclay

Contact :

David CARRIÈRE

François LADIEU

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

David CARRIÈRE
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

0169085489

Directeur de thèse :

François LADIEU
CEA - DRF/IRAMIS

01 69 08 72 49

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/francois.ladieu/

Labo : http://iramis.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=214

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/Pisp/david.carriere/

D’après le prix Nobel P.W. Anderson, « Le problème non résolu le plus profond et le plus intéressant en théorie de la matière condensée est probablement la nature des verres et la transition vitreuse ». Cette citation reflète notre incapacité à trancher cette question : existe-t-il une phase vitreuse bien définie thermodynamiquement, ou au contraire les verres sont-ils toujours des états hors d’équilibre dont le temps de relaxation est si grand que le système apparait comme un solide ’ Cette ignorance résulte d’une difficulté intrinsèque : les techniques expérimentales utilisées pour mettre en évidence des transitions de phases thermodynamiques (par exemple, liquide/gaz ou liquide/cristal) ne peuvent s’appliquer car elles seraient pour les verres incompatibles avec les temps d’expérience usuels. Il faut donc une approche novatrice pour lever le mystère de la transition vitreuse, laquelle représente non seulement un défi fondamental, mais de plus conditionne bon nombre d’applications, puisque les verres sont des matériaux de grande importance technologique (fuselages d’avions, fibres optiques, systèmes photovoltaïques…).

Dans ce contexte, nous venons de construire « une expérience de pensée » proposée récemment par des physiciens théoriciens qui permettra de démontrer ou infirmer la présence d’une transition thermodynamique vers un état vitreux. L’expérience consiste à étudier la réponse d’un liquide surfondu dans lequel des molécules choisies aléatoirement sont bloquées –ou « clouées »- dans l’espace : si ce blocage d’une faible fraction de particules modifie la dynamique globale, cela signifie qu’un ordre est bel et bien instauré dans le système, même si sa nature extrêmement complexe le rend indétectable par les méthodes standards de diffusion du rayonnement. L’approche que nous avons échafaudée requiert i) la mise au point de molécules manipulables optiquement, ii) la construction de l‘expérience optique permettant de réaliser du clouage aléatoire dans le liquide bien choisi, et iii) la comparaison des résultats expérimentaux avec les prédictions théoriques. Le stage, et/ou la thèse, consistera à travailler sur l’amélioration et l’exploitation de cette expérience.

Ce projet est une collaboration réunissant toutes les compétences nécessaires entre physiciens, chimistes et théoriciens, situés près de Paris au CEA de Saclay et à l’université de Montpellier. Le stage et/ou la thèse se déroulera essentiellement dans les laboratoires NIMBE/LIONS et SPEC/SPHYNX du CEA de Saclay. Nous recherchons un candidat qui, en s’appuyant sur les expertises disponibles sur place, souhaite s’investir sur le projet, en apportant ses compétences en physique expérimentale (principalement en optique, et en spectroscopie diélectrique).

 

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