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Synthèse de nanoparticules par pyrolyse laser pour les batteries au lithium
Laser pyrolysis for the synthesis of nanoparticles applied to Li-Ion batteries

Spécialité

CHIMIE

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Ingenieur/Master

Unité d'accueil

Candidature avant le

27-04-2018

Durée

5 mois

Poursuite possible en thèse

non

Contact

HERLIN Nathalie
+33 1 69 08 36 84

Résumé/Summary

Synthèse par pyrolyse laser de nanoparticules cœur coquille d’intérêt pour le stockage électrochimique - caractérisations morphologiques et structurales

Sujet détaillé/Full description

Le stockage performant de l’énergie est un des défis de la transition énergétique. Les batteries au lithium sont une technologie mature mais de nombreuses recherches restent à mener afin d’augmenter leur capacité de stockage et envisager des applications nécessitant plus d’énergie que par exemple les téléphones mobiles. Pour augmenter cette capacité de stockage, il faut disposer de matériaux qui stockent le plus de lithium possible par unité de masse.

A l’électrode négative, le silicium est très étudié comme moyen d’augmenter la capacité de stockage car sa capacité est 10 fois supérieure à celle du matériau commercial le plus utilisé, le graphite. Cependant, la dégradation rapide du silicium empêche encore son développement à grande échelle et son industrialisation. Plusieurs stratégies ont été développées pour pallier ce problème. L’intégration de germanium pour la formation d’alliage SiGe est l’une d’elles et a permis la fabrication d’électrodes à la durée de vie plus longue [1].

A l’électrode positive, le soufre est prometteur de par sa grande capacité de stockage théorique. Cependant, la dissolution de l’électrode dans l’électrolyte constitue l’inconvénient majeur empêchant son déploiement commercial. La plupart des stratégies mettent en avant la synthèse de composites Carbone/soufre, ce qui renchérit néanmoins les couts de fabrication par l’ajout de nombreuses étapes de synthèse [2].
Dans le stage , nous nous intéresserons à la synthèse d’alliages Silicium/germanium et de composites carbone/soufre, nous utiliserons la pyrolyse laser, une technique en une étape, souple, reproductible, facile d’utilisation, et avec des taux de production importants [3].

Ces particules seront caractérisées au cours du stage et leurs performances comme matériaux de batteries seront testées dans un laboratoire partenaire a Grenoble

Références :
1. Duveau, D.; Fraisse, B.; Cunin, F.; Monconduit, L., Chemistry of Materials 2015, 27 (9), 3226-3233.
2. Ji, X.; Nazar, L. F., Journal of Materials Chemistry 2010, 20 (44), 9821-9826.
3. Sourice, J. et al; ACS applied materials & interfaces 2015, 7 (12), 6637-6644.

Mots clés/Keywords

nanoparticules, materiaux, silicium, souffre

Compétences/Skills

Pyrolyse laser, diffraction de RX, Raman, analyse chimique, BET, microscopie
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Relever le défi de la transition vitreuse par manipulation optique de molécules

Spécialité

CHIMIE

Niveau d'étude

Bac+3

Formation

Master 1

Unité d'accueil

Candidature avant le

27-04-2018

Durée

4 mois

Poursuite possible en thèse

non

Contact

CARRIERE David
+33 1 69 08 54 89

Résumé/Summary

Nous cherchons du renfort pour construire une expérience utilisant des couches minces de molécules organiques manipulées par des faisceaux de lumière. L'objectif ultime est de tester des prédictions théoriques générales et primordiales sur les verres.

Sujet détaillé/Full description

Contexte
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…).

Objectifs
Dans ce contexte, nous cherchons à concrétiser une expérience de la pensée proposée récemment par des physiciens théoriciens qui permettra de démontrer ou infirmer la présence d’une transition thermodynamique vers un état vitreux. L’approche que nous avons échafaudée requiert i) la mise au point de molécules manipulables optiquement, et leur dépôt en couches minces de quelques microns d’épaisseur ii) la construction d’un montage optique, et iii) la comparaison des résultats expérimentaux avec les prédictions théoriques. Le stage sera une contribution à la construction d’une telle expérience.

Détails et profil recherché
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 se déroulera dans les laboratoires NIMBE/LIONS et SPEC/SPHYNX du CEA de Saclay. Nous recherchons un(e) candidat(e) qui, en s’appuyant sur les expertises disponibles sur place, pourra élaborer la procédure de fabrication des échantillons en contribuant à l’une ou ces étapes : dépôt de molécules en couches minces par voie physique ou chimique, gravure de circuits sur verre, mesures physiques (mesures optiques, diffusion des rayons X, spectroscopie diélectrique). Idéalement ce stage est conçu pour un niveau M1, mais il peut être facilement adapté pour un(e) étudiant(e) de L3.

Compétences/Skills

Dépôts en couches minces, diffusion des rayons X, lithographie, optique, spectroscopie diélectrique.
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Conception et étude d'un générateur de goutte microfluidique couplé à la spectrométrie de masse
Design and study of a microfluidic droplet generator coupled to mass spectrometry

Spécialité

Physique des liquides

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

27-04-2018

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

GEERTSEN Valerie
+33 1 69 08 47 98

Résumé/Summary

Ce stage portera sur la création d’un générateur de gouttes microfluidiques destiné à l’encapsulation de nanoparticules au sein d’émulsion pour une analyse de nanoparticule unique par spectrométrie de masse (ICPMS).
This internship studies the fabrication of a microfluidics droplet generator for mass spectrometry single nanoparticle analysis (SPICPMS)

Sujet détaillé/Full description

Le stage proposé ici consiste au développement d’un nouveau type de couplage instrumental associant une plateforme microfluidique digitale avec la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (µDig-ICPMS). Il est conduit par deux équipes du CEA Saclay (DRF/LIONS et DEN/LANIE).
Ces dernières années ont vu le développement dans différents laboratoires à travers le monde dont le DRF/LIONS de plateformes microfluidiques destinées à la création et à la manipulation de gouttes liquides calibrées dans une phase liquide continue (µDig). Ces plateformes sont un élément de réponse pertinent pour l’analyse par la diminution évidente des volumes d’effluents et d’échantillon mais aussi par la création de nouveaux concepts tel que l’analyse en goutte destinée soit à l’étude d’échantillons hétérogènes (population d’objets) soit au screening de molécules.
Le stage a pour objectif de fabriquer des puces microfluidiques générant des trains de gouttes d’eau dans huile de tailles définies, avec un design permettant de minimiser la quantité de phase continue (huile) et compatible avec l’ICPMS. Les gouttes seront visualisées par caméra rapide embarquée sur microscope ou sur téléobjectif. Le travail proposé consiste à définir un matériau de fabrication pour la puce microfluidique, choisir un système chimique (huile, tensioactif) et enfin étudier l’éjection des gouttes d’eau depuis la plateforme microfluidique jusqu’au plasma d’argon du spectromètre de masse.
La durée du stage est d’au moins 6 mois. Le sujet pourra éventuellement être poursuivi en thèse (encapsulation de nanoparticules sur la plateforme microfluidique et analyse par Single Particule ICPMS). Ce travail très interdisciplinaire implique un goût du travail en équipe ainsi qu’une importante curiosité scientifique et un esprit d’ouverture. L’aspect fortement instrumental de la thématique nécessite un goût de l’expérience et de l’instrumentation. Une compétence du candidat en microfabrication, impression 3D ou chimie analytique serait fortement appréciée.
The internship focuses on the development of a new instrumental hyphenation associating digital microfluidic platform with inductively coupled plasma mass spectrometer (µDig-ICPMS). It will be supervised by two different laboratories of CEA Saclay (DRF/LIONS and DEN/LANIE).
These last years have seen in several laboratories around the world such as DRF/LIONS, the development of microfluidics platforms to create and manipulate calibrated liquid droplets inside a continuous liquid phase (µDig). These platforms are relevant not only for low-sample or low-waste volumes analysis but also for new analytical concepts such as heterogeneous samples analysis (determination of objects population) or molecules screening.
The traineeship purpose is to fabricate microfluidic chips to generate water droplets of predefined-size inside a continuous oil phase. The chip design will minimize the oil consumption while being compatible with the ICPMS requirement. Droplets will be visualized by rapid camera settled on microscope or telephoto lens. This study aims to define both microfabrication material and chemical system (oil, surfactant) as well as droplets ejection from microfluidic platform to ICPMS argon plasma.
Internship duration is at least 6 months. The work could possibly be continued in PhD (nanoparticles encapsulation on microfluidic platform and SPICPMS). This interdisciplinary thematic requires team work ability, large scientific curiosity and openness. Instrumentation being a large component of this study, the candidate must show a commitment for experimental laboratory work. A competence in microfabrication, 3D printing or analytical chemistry will be fully appreciated.

Mots clés/Keywords

Chimie analytique, chimie physique, microfabrication, microfluidique, nanoparticules, physico chimie, emulsions, gestion des flu
Analytical Chemistry, microfabrication, microfluidic, nanoparticles, physic chimistry, emulsion

Compétences/Skills

Spectrométrie de masse, ICPMS, microfabrication, photolithographie, microscopie optique
Mass spectrometry, ICPMS, microfabrication, photolithography, optical microscopy

Logiciels

Python, Excel, ..
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Fonctionnalisation et assemblage de nanoparticules d’or pour la plasmonique et pour la médecine.
Functionalization and assembly of gold nanoparticles for plasmonics and medicine.

Spécialité

Chimie-physique

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

27-04-2018

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

MARGUET Sylvie
+33 1 69 08 62 83

Résumé/Summary

Nous proposons de fonctionnaliser des nanoparticules d’or pour les rendre biocompatibles (pour la thérapie et la bio-imagerie) et d'élaborer par auto-assemblage des nanostructures 2D pour la plasmonique.
We propose to functionalize gold nanoparticles to make them biocompatible (for therapy and bio-imaging) and to design by self-assembly, 2D nanostructures for plasmonics.

Sujet détaillé/Full description

L'illumination de nanoparticules d'or (AuNPs) déclenche une cascade de processus complexes qui les amène à se comporter comme des nanosources de lumière, de chaleur ou de porteurs chauds (« hot » carriers) selon la morphologie de la NP. Nos activités se concentrent sur la synthèse et l'assemblage de AuNPs de haute qualité, afin de fournir des matériaux originaux pour la plasmonique (1-4) et plus récemment la médecine, via des collaborations. Nous synthétisons des AuNPs non disponibles commercialement, tels que des cubes, triangles, ect… et également des microplaquettes de tailles et d’épaisseurs variables. Il a été récemment montré que les AuNPs, peuvent générer de l'oxygène singlet (1O2) et des radicaux libres de l'eau (ROS) utiles pour la photothérapie du cancer. Les points chauds existants entre des AuNPs, organisées en 2D sur un substrat, permettent de générer des transfert d’électrons et de trous, utiles pour la nanophotochimie. Les microplaquettes sont très prometteuses pour la plasmonique : fabrication F.I.B de nanostructures monocristallines et assemblées en 2D elles offrent des interstices de très petite taille (1nm).
Le stage se déroulera au sein du groupe « EDifices NAnométriques » du CEA-Saclay (DRF-IRAMIS-NIMBE). Il consistera à synthétiser des nanohybrides de type cœur-coquille Au@SiO2 comportant une couche de silice d’épaisseur variable à la surface des AuNPs pour les rendre biocompatibles. Un deuxième volet consistera à auto-assembler des nanoparticules en 2D à l’interface entre deux liquides. Ce travail pourra être poursuivi en thèse.

1-S. Mitiche et al. , J. Phys. Chem. C, 2017, “Near-Field Localization of Single Au Cubes, a Predictive Group Theory Scheme.”
2-M. Pellarin et al. , ACS Nano, 2016, “Fano Transparency in Rounded Nanocube Dimers Induced by Gap Plasmon Coupling.”
3-C.Molinaro et al. , J. Phys. Chem. C, 2016, “Two-photon luminescence of single colloidal gold nanorods: revealing the origin of plasmon relaxation in small nanocrystals”
4-E. Le Moal et al., Physical Review B, 2016, “Engineering the emission of light from a scanning tunneling microscope using the plasmonic modes of a nanoparticle”

Compétences/Skills

MEB, MET
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Intermédiaire de nucléation dans la biocristallisation calcaire
Nucleation intermediate in calcareous biocrystallization

Spécialité

Physique des liquides

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

27-04-2018

Durée

4 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

CHEVALLARD Corinne
+33 1 69 08 52 23

Résumé/Summary

L’étude de la minéralisation chez les organismes vivants, ou « biominéralisation », sera menée en développant des systèmes modèles physico-chimiques. Les expériences réalisées se focaliseront sur le biocristallisation calcaire, et auront pour but de tester l’hypothèse d’une séparation de phase liquide-liquide dans le processus de nucléation cristalline biogénique.
The study of mineralization in living organisms, or "biomineralization", will be conducted by developing physico-chemical model systems. The experiments will focus on calcareous biocrystallization, and will test the hypothesis of a liquid-liquid phase separation in the biogenic process of crystal nucleation.

Sujet détaillé/Full description

Les organismes vivants ont la capacité de produire des structures minérales, ou « tissus durs » (dents, os, exosquelettes, etc.), dont les formes et propriétés mécaniques sont totalement adaptées à la fonctionnalité biologique ciblée [1]. La compréhension fine des mécanismes de biominéralisation est activement recherchée car elle est un prérequis au développement de voies de synthèse bio-inspirées permettant l’élaboration de nouveaux matériaux avec un très faible apport énergétique. Trois traits caractéristiques de la biominéralisation calcaires semblent émerger : (i) la précipitation de la phase minérale s’effectue toujours sous le contrôle de macromolécules organiques [1]; (ii) une phase minérale amorphe pourrait apparaître transitoirement et serait à l’origine des morphologies complexes observées [2]; (iii) tous les biocristaux calcaires présentent une nanostructuration, sous la forme d’un assemblage de granules de forme sphéroïdale et de taille caractéristique allant de 50 à 500 nm [3].
Nous nous proposons d’utiliser le point de vue de la physico-chimie pour comprendre les mécanismes génériques de la biominéralisation [4]. Une hypothèse actuellement en cours est que, avant même la nucléation cristalline, une séparation de phase liquide-liquide pourrait générer un intermédiaire liquide enrichi en minéraux qui se solidifierait pour donner des « granules » amorphes. La cristallisation de ces granules, intervenant dans un deuxième temps, conduirait au biocristal sous sa forme définitive avec une cohérence cristalline étendue à quelques granules.
Dans le cadre de ce stage, nous testerons cette hypothèse en mettant en œuvre des expériences de minéralisation du carbonate de calcium en présence de macromolécules organiques, pour lesquelles une séparation de phase liquide-liquide est attendue [5]. Nous chercherons dans un premier temps à préciser les conditions expérimentales permettant le développement d’une telle séparation de phase, en effectuant notamment des expériences de titrage de solutions carbonatées par des solutions de calcium, et en réalisant un suivi de la concentration calcique à l’aide d’une électrode ionique adaptée. Lorsque les conditions seront identifiées, nous réaliserons des synthèses de cristaux dans ces conditions, supposées biomimétiques, et collecterons les cristaux formés afin de les caractériser par des techniques de laboratoire (microscopies optiques, spectroscopies IR/Raman, diffusion/diffraction X) et de les comparer aux biocristaux calcaires. Nous envisageons ici l’utilisation d’un dispositif microfluidique permettant le mélange rapide et reproductible des espèces réactives.
Ce stage se déroulera dans le cadre d’un projet européen (3D-BIOMAT, ERC consolidator grant) développé en collaboration avec des physiciens de l’Institut Fresnel (UMR 7249, Marseille) et des biologistes de la station IFREMER de Polynésie française. Les résultats obtenus permettront d’avancer dans la formulation d’un modèle physico-chimique de la biocristallisation calcaire, but ultime de ce projet.

[1] H.A. Lowenstam and S. Weiner, On Biomineralization (New York), 1989.
[2] L. Addadi, et al., Z. Kristallogr., 227: 711, 2012.
[3] Y. Dauphin, Mineral. Mag., 72: 243, 2008.
[4] Y.-H. Tseng, et al., CrystEngComm, 16: 561, 2014.
[5] L. B. Gower, D. J. Odom, J. Cryst. Growth, 210: 719, 2000.
Living organisms are able to produce mineralized structures, or "hard tissues" (teeth, bones, exoskeletons, etc.), the shape and mechanical properties of which are fully adapted to the targeted biological functionality [1]. The fine understanding of the biomineralization mechanisms is actively being sought because it is a prerequisite for the development of bio-inspired pathways of synthesis allowing the development of new materials with very low energy input. Three characteristic features of calcareous biomineralization seem to emerge: (i) the precipitation of the mineral phase is always carried out under the control of organic macromolecules [1]; (ii) an amorphous mineral phase could appear transiently and would explain the observed complex morphologies [2]; (iii) all calcareous biocrystals exhibit a nanostructuring in the form of an assembly of granules, with a spheroidal shape and a characteristic size ranging from 50 to 500 nm [3].
We propose to use a physicochemical perspective to understand the generic mechanisms of biomineralization [4]. One current hypothesis is that, even before crystal nucleation, a liquid-liquid phase separation could generate a mineral-enriched liquid intermediate that would solidify and produce amorphous "granules". The subsequent assembly and crystallization of these granules would lead to the biocrystal in its final state, with a crystalline coherence extended to a few granules.
During this internship, we will test this hypothesis by implementing calcium carbonate mineralization experiments in the presence of organic macromolecules, for which a liquid-liquid phase separation is expected [5]. We will first try to specify the experimental conditions allowing the development of such a phase separation, in particular carrying out titration experiments of carbonated solutions by calcium solutions, and monitoring the calcium concentration at the same time using a suitable ion electrode. When conditions will be identified, we will synthesize crystals under these supposedly biomimetic conditions and we will collect the crystals formed for characterization using laboratory techniques (optical microscopies, IR / Raman spectroscopies, X-ray diffraction) and comparison with the calcareous biocrystals. Here the use of a microfluidic device allowing fast and reproducible mixing of the reactive species will be considered.
This internship will take place within the framework of a European project (3D-BIOMAT, ERC consolidator grant) developed in collaboration with physicists of the Fresnel Institute (UMR 7249, Marseille) and biologists of the IFREMER laboratory of French Polynesia. The obtained results will help in formulating a physicochemical model of calcareous biocrystallization, the ultimate goal of this project.

[1] H.A. Lowenstam and S. Weiner, On Biomineralization (New York), 1989.
[2] L. Addadi, et al., Z. Kristallogr., 227: 711, 2012.
[3] Y. Dauphin, Mineral. Mag., 72: 243, 2008.
[4] Y.-H. Tseng, et al., CrystEngComm, 16: 561, 2014.
[5] L. B. Gower, D. J. Odom, J. Cryst. Growth, 210: 719, 2000.

Mots clés/Keywords

croissance cristalline, nanosciences, biominéralisation
crystal growth; nanosciences, biomineralization

Compétences/Skills

Titrations chimiques et mesures sélectives d'ions (électrodes ioniques). Microscopie optique (biréfringence), électronique (SEM, TEM) et spectroscopies infrarouge/Raman, diffusion/diffraction X.
Chemical titrations and ion selective measurements (ion selective electrodes). Optical microscopy (birefringence), electron (SEM, TEM) and infrared / Raman spectroscopies, X-ray scattering / diffraction.

Logiciels

Windows - Logiciel standards de bureautique
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Nano-objets polymères et hybrides sous irradiation
Polymer and hybrid nano-objects under irradiation

Spécialité

CHIMIE

Niveau d'étude

Bac+4/5

Formation

Ingenieur/Master

Unité d'accueil

Candidature avant le

02-05-2018

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

CARROT Géraldine - RENAULT Jean-Philippe
+33 1 69 08 21 49

Résumé/Summary

Stage M1 ou M2 :
Le projet consiste à synthétiser et à caractériser des nanoparticules polymères à partir de copolymères amphiphiles dont un des blocs est radiosensible. L'autre voie explorée consiste à former des nanoparticules métalliques (effet radiosensibilisant) avec une couronne polymère. L'objectif est ensuite d'incorporer dans ces objets des principes actifs (par interactions hydrophobes ou greffage covalent).
M1 or M2 level internship:
The project consists in the synthesis and the characterization of polymer nanoparticles from amphiphilic copolymers with one radiosensitive block. The other issue is to form metal nanoparticles (radiosensitizing effect) with a polymer corona. The objective is then to incorporate drugs inside these objects (by hydrophobic interactions or covalent grafting).

Sujet détaillé/Full description

Ce projet repose sur le développement de nouveaux systèmes de relargage de principes actifs basés sur la dégradation de polymères par irradiation. Ce type de stimulus n'a jamais été exploré auparavant, pour de telles applications. Cela permet d'envisager un vrai couplage radiothérapie/ chimiothérapie qui se différencie du simple relargage ciblé. Jusqu'ici, nous avons vérifié la faisabilité du procédé par des expériences sur divers films polymères (augmentation du relargage avec la dose d’irradiation). Maintenant, l'objectif est de réaliser la synthèse d'une bibliothèque de copolymères amphiphiles originaux, avec un bloc polymère soluble dans l'eau/biocompatible, et un autre bloc hydrophobe/radiosensible. L'auto-assemblage dans des micelles ou des vésicules mènera à des objets avec un coeur radiosensible où sera localisé le principe actif. Une autre stratégie consiste en l'utilisation d'objets hybrides à base de nanoparticules métalliques (NPs) qui augmentent localement l’effet du rayonnement. Les NPs seront soit incorporées directement dans les micelles polymères, soit fonctionnalisées par une couronne de polymère où pourra être greffé ultérieurement le principe actif. Le premier avantage de ces nouveaux systèmes est de contrôler plus finement le ciblage des principes actifs vers les cellules tumorales afin de limiter les effets secondaires liés à la chimiothérapie et la radiothérapie, via la position du faisceau d'irradiation et/ou les doses absorbées.

Le stage pourra commencer dès le premier trimestre 2016. Merci de prendre garde au délai de traitement des dossiers et de prendre contact au plus tôt avec les responsables.
This project involves the development of new delivery systems for drugs based on the degradation of polymers by irradiation. This new stimulus has never been explored for such applications. This permits to consider a coupled chemo- and radiotherapy beyond the simple trigger release. So far, we have checked the feasibility of the process via experiments on various polymer films. Now, the objective is to perform the synthesis of a library of original amphiphilic copolymers, i.e. with a water-soluble/biocompatible part, together with a hydrophobic/radiosensitive part. The self-assembly into micelles or vesicles will lead to objects with a radiosensitive core where the drug will be located. The other strategy consists in the use of hybrid objects based on metallic nanoparticles (NPs) which increase the local radiation effect. The NPs will be either incorporated to the polymer micelle core, or functionalized with a polymer corona. The first advantage of these new systems is to control more finely the targeting of drug to the tumor cells and to avoid the side effects associated with chemotherapy and radiotherapy, by controlling the position of the irradiating beam and /or the absorbed doses.

Mots clés/Keywords

Chimie des matériaux, Polymères, Organique/ inorganique, Nano-objets
Materials chemistry, Polymers, Organic/ Inorganic, Nano-objects

Compétences/Skills

Synthèses polymères, Chimie organique, Chromatographie d' exclusion stérique (GPC), Spectroscopie UV et FTIR, Thermogravimétrie (TGA), Diffusion de la Lumière.
Polymer synthesis, organic chemistry, SEC, UV and FTIR spectroscopies, TGA, light scattering, etc...

Logiciels

Excel, Origin
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Surfaces polymères bactériostatiques
Bacteriostatic polymer surfaces

Spécialité

CHIMIE

Niveau d'étude

Bac+4/5

Formation

Ingenieur/Master

Unité d'accueil

Candidature avant le

27-04-2018

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

CARROT Géraldine
+33 1 69 08 21 49

Résumé/Summary

Stage M1 ou M2 :
Le sujet de ce stage porte sur la synthèse et le greffage sur des surfaces, de polymères bactériostatiques. Le but est d'incorporer ces polymères sous forme de couche ou de copolymère, dans des films de polyéthylène, constituant principal des films alimentaires. En plus de la chimie, les polymères et les surfaces seront caractérisés par diverses techniques d'analyses (RMN, FTIR, XPS, microscopie, angle de contact...), avant de faire l'objet d'études en microbiologie. Ce travail se fera au CEA (Laboratoire LICSEN/NIMBE) pour la partie chimie/caractérisation, en collaboration avec l'INRA-AgroParisTech (Laboratoire B2HM) pour la caractérisation et les tests de microbio. Ce stage bénéficie d’un soutien industriel et peut se poursuivre par une thèse.
M1 or M2 level internship:
This project consists in the synthesis and the surface grafting of bacteriostatic polymers. The objective is to incorporate these polymers as a layer or a copolymer inside polyethylene films (main materials of food films). In addition to chemistry, both polymers and surfaces will be characterized by several analytical techniques (NMR, FTIR, XPS, microscopy, contact angles ...) before being studied in microbiology. This project will be performed at CEA ( Laboratory LICSEN/NIMBE) for the synthesis and surface chemistry part, in collaboration with INRA-AgroParisTech (Laboratory B2HM) for the characterization and microbiological tests. This project has an industrial support and may continue with a PhD thesis.


Sujet détaillé/Full description

Les infections microbiennes sont une des grandes préoccupations de nombreuses applications commerciales comme les textiles, l’emballage alimentaire, la purification de l’eau ou les équipements médicaux. Ici nous nous intéressons surtout à la problématique emballage où le challenge est de diminuer la charge microbienne (pour augmenter la durée de conservation, DLC). Nous chercherons à incorporer préférentiellement des polymères bactériostatiques dans l'emballage car ceux ci présentent l'avantage de posséder à la fois une certaine mobilité et une résistance aux conditions (température, stretching...) utilisées dans les procédés d'emballage. L'objectif de ce projet est donc de former un film polymère bactériostatique (à la fois attractif et biocide) où les bactéries seront piégées afin de limiter leur croissance et leur multiplication, responsable de l'altération du produit. Des résultats prometteurs ont déjà été obtenus sur le greffage de polymères bactériostatiques sur des surfaces et nous chercherons à développer un protocole de synthèse afin de fonctionnaliser des films de polyethylene, matériau principale des films alimentaires. Après la caractérisation des polymères et des surfaces qui se fera avec les techniques disponibles dans les Laboratoires Partenaires de l'INRA et du CEA, des études microbiologiques (en particulier adhésion, viable cultivable et biofilms) seront menées avec les microbiologistes de l'INRA.
Nous recherchons pour ce stage, un étudiant M2 motivé qui possède une solide formation en chimie des polymères et des connaissances en sciences des surfaces (synthèse et caractérisation). Un goût marqué pour la biologie (et en particulier la microbiologie) avec une expérience dans ce domaine est également souhaitable. Enfin, le côté appliqué du projet dans le domaine de la plasturgie doit aussi présenter un intérêt pour le futur candidat... Ce projet possède déjà un financement de thèse qui pourra débuter en octobre 2017 à la suite du stage.
Microbial infections are a major concern for many commercial applications such as textiles, food packaging, water purification or medical equipment. Here we are interested mainly in packaging where the challenge here is to reduce the microbial loading (to increase shelf life). The objective is to preferentially incorporate bacteriostatic polymers in packaging due to their advantages of having some mobility and resistance to packaging process conditions (temperature, stretching ...). The objective of this project is to form a bacteriostatic polymer film (both attractive and biocide) where bacteria will be trapped to limit their growth and multiplication, responsible for spoilage. Promising results have already been obtained on the grafting of bacteriostatic polymers onto surfaces and we want to develop a synthetic protocol to functionalize polyethylene films, main material of food films. After characterization of polymers and surfaces that will be performed with the techniques available in Partners' Laboratories (INRA and CEA), microbiological studies (especially adhesion, viable cultivable and biofilms) will be conducted with microbiologists from INRA.
We are looking for a very motivated student with a solid background in polymer chemistry and surface science (synthesis and characterization). An interest for biology (especially microbiology) with experience in this field is desirable. Finally, the applied side of the project in the field of plastics should also be of interest for the future candidate ... This project already has a PhD funding (beginning in October 2017), following the internship.

Mots clés/Keywords

Chimie des polymères, fonctionnalisation de surface, films alimentaires
Polymer chemistry, surface fonctionnalisation, food films

Compétences/Skills

Synthèse polymères, FTIR, Angle de contact, microscopie, profilométrie, XPS
Polymer chemistry, FTIR, Contact angle, microscopy, profilometry, XPS

 

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