Les sujets de thèses

5 sujets IRAMIS//NIMBE

Dernière mise à jour : 19-04-2018


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• Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux

 

Cristaux synthétiques bio-inspirés

SL-DRF-18-0435

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
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 :

Corinne CHEVALLARD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2018

Contact :

Corinne CHEVALLARD

CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01-69-08-52-23

Directeur de thèse :

Corinne CHEVALLARD

CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01-69-08-52-23

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/corinne.chevallard/

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

Voir aussi : http://www.fresnel.fr/spip/spip.php?article1099

Les organismes calcifiants (mollusques, coraux, éponges) sont capables de produire des structures minérales cristallisées (coquilles, exosquelettes) à la morphologie parfaitement contrôlée pour cibler une fonction biologique particulière (protection, flottaison, etc.) Les processus physico-chimiques associés à cette biocristallisation calcaire sont encore mal connus. Une hypothèse en cours est qu’un précurseur liquide pourrait être initialement formé lors d’une séparation de phase liquide-liquide, puis se solidifierait sous forme de granules amorphes. Ces granules de taille 50-500 nm s’agrègeraient et cristalliseraient ensuite pour donner les structures biominérales connues, avec leur granularité et leur ordre cristallin à la portée micrométrique. Afin de tester une telle hypothèse, le doctorant réalisera des synthèses de carbonate de calcium en conditions biomimétiques, en faisant intervenir des additifs organiques soit synthétiques, soit biologiques. Une étude structurale détaillée sera conduite afin de comparer ces cristaux synthétiques à leurs équivalents biogéniques. Le travail devra permettre ultimement d’énoncer un modèle de biocristallisation calcaire. Il sera réalisé en collaboration avec l’Institut Fresnel (V. Chamard, co-encadrante de cette thèse), s’inscrit dans le cadre d’un projet européen associant également la station IFREMER de Polynésie française.

Etats intermédiaires amorphes lors de la précipitation de l'oxalate de cérium: vers un nouveau modèle de nucléation

SL-DRF-18-0111

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
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 :

Sophie CHARTON

David CARRIÈRE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2018

Contact :

Sophie CHARTON

CEA - DEN/DMRC

+33 (0)4.66.79.62.29

Directeur de thèse :

David CARRIÈRE

CEA - DSM/IRAMIS/NIMBE

0169085489

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/68/david.carriere.html

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

La formation de cristaux par réaction en voie liquide intervient dans d’innombrables processus naturels et artificiels, et en particulier dans les procédés de cristallisation réactive ou précipitation. La maîtrise de la cinétique de formation, de la taille et de la morphologie des précipités est un enjeu fort. C’est également une problématique importante du traitement-recyclage du combustible nucléaire irradié, où le plutonium est précipité sous forme d’oxalates, avant d’être converti en oxyde utilisé pour la fabrication du combustible MOX.

La théorie de référence pour prédire la cadence de production des cristaux, et modéliser les procédés, est la théorie classique de la nucléation (CNT), qui repose sur la description thermodynamique de l’équilibre liquide-vapeur proposée par Gibbs en 1876. Mais ce modèle est souvent gravement mis en échec, car il ignore tous les états intermédiaires désordonnés qui pourraient se former entre les ions en solution et le cristal final : clusters, séparations de phase liquide-liquide, particules ou réseaux amorphes etc. Ainsi, des états intermédiaires amorphes ont été observés dans la précipitation de l’oxalate de cérium, un des systèmes simulant de référence pour le plutonium, suggérant un processus de nucléation en deux étapes, en contradiction avec la CNT.

L’objectif général de cette thèse est de caractériser les états intermédiaires de la nucléation de l’oxalate de cérium, et leur impact sur les prédictions de la théorie classique. La thèse sera réalisée en collaboration étroite entre le CEA Marcoule (DEN/MAR/DMRC/SA2I) et le CEA à Saclay (DRF/IRAMIS/LIONS), ce qui permettra de combiner des techniques qui sont réputées pouvoir résoudre ce problème difficile : diffusion des rayons X en laboratoire et en synchrotron (SAXS/WAXS), microfluidique, et modélisations thermodynamiques et cinétiques.

Identification et caractérisation métrologique des nanoparticules en matrices complexes

SL-DRF-18-0858

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
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 :

Valérie GEERTSEN

Fabienne TESTARD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2018

Contact :

Valérie GEERTSEN

CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

0169084798

Directeur de thèse :

Fabienne TESTARD

CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/fabienne.testard/

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

Les exigences règlementaires (obligation d’étiquetage si ingrédient nano dans produits alimentaires, cosmétiques ou biocides) imposent aux utilisateurs d’additifs « classiques » de savoir si la substance qu’ils utilisent doit être considérée comme nano ou pas. Face à cette exposition croissante des nanomatériaux au sein du cycle de vie des produits, il est crucial de comprendre leur impact sur la santé et sur l’environnement et donc d’avoir des mesures fiables pour l’évaluation des risques.



Les méthodes d’analyse classiquement utilisées pour les composés moléculaires ou les colloïdes ne peuvent être transposées directement pour l’analyse de nanoparticules au sein de matrices complexes. Aujourd’hui, il est donc nécessaire de développer des méthodes standards d’analyse de nano-objets et les étalons associés. C’est dans ce cadre de nanométrologie que se place le sujet de thèse proposé entre le LNE– Laboratoire National de Métrologie et d’essais et le CEA/DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS– Laboratoire Interdisciplinaire sur l’organisation nanométrique et supramoléculaire. L'objectif est d'évaluer la performance des méthodes existantes de caractérisation des nanoparticules (SAXS, DLS, DRX, MEB et AFM) et de quantifier leur capacité, leurs limites, leur tolérance et leurs incertitudes pour mesurer la distribution en taille et forme des nanoparticules, leur concentration et leur rugosité de surface dans des milieux complexes. L'accent sera mis sur l'évaluation sur les résultats de mesure de l'influence du milieu, de la taille et de la forme des particules, ainsi que de leur cristallinité ou de la nature des défauts la constituant.



Ainsi cette étude doit permettre à la métrologie de franchir un cap supplémentaire pour l’évaluation et la caractérisation des nanomatériaux et évaluer les niveaux de performances associés à la combinaison de techniques qui permettent de réaliser des mesures directement dans la matrice. Sur le plus long terme, le couplage de ces méthodes pourra servir à l’industrie pour faire du "safer by design".

Synthèse de nanotubes de carbone alignés sur métaux à basse température : développement de la croissance et étude des mécanismes

SL-DRF-18-0826

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
Laboratoire d'accueil :

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

Laboratoire Edifices Nanométriques (LEDNA)

Saclay

Contact :

Emeline Charon

Martine Mayne

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

Contact :

Emeline Charon

CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LEDNA

0169089187

Directeur de thèse :

Martine Mayne

CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LEDNA

01 69 08 48 47

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

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

La méthode de CVD (Chemical Vapour Deposition) à partir d’aérosols permet d’obtenir des tapis denses de nanotubes de carbone (NTC) alignés dont les applications sont diverses et prometteuses. L’objectif de la thèse est de développer la synthèse de NTC à basse température (= 650°C), et plus particulièrement sur substrats métalliques, en s’appuyant sur deux volets : (1) l’étude paramétrique en fonction de la nature de la source des précurseurs carbonés et catalytiques, et (2) l’étude des mécanismes de croissance par des analyses ex et in situ.

L’approche consistera à ajuster les paramètres de synthèse (température, atmosphère gazeuse réactive, nature des précurseurs carbonés ou du support…) dans le but de maitriser les caractéristiques des NTC formés (alignement, longueur…). A basse température, la décomposition des précurseurs catalytiques et de carbone couramment utilisés est moins efficace. Pour remédier à ce problème, la nature de la phase gazeuse doit être modifiée en termes de précurseur carboné et de gaz porteur. En effet, afin de limiter la diminution de la vitesse de croissance des nanotubes, il est nécessaire d'utiliser des précurseurs présentant une décomposition catalytique et thermique plus favorable autour de 600°C, comme l'acétylène ou l’éthylène, voire d’autres sources carbonées. De plus, nous chercherons à mener des études in situ visant à caractériser précisément les mécanismes de croissance des nanotubes de carbone. Une attention particulière sera portée sur le contrôle du diamètre et de la densité notamment par analyse en microscopie électronique (MEB et MET) et sur la qualité structurale des NTC par spectrométrie Raman et microscopie électronique haute résolution (METHR).

Séparation de charge induite par la courbure dans des nanotubes d'aluminosilicate semiconducteurs: applications en photocatalyse

SL-DRF-18-0439

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
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 :

Sophie LE CAER

Antoine THILL

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

Contact :

Sophie LE CAER

CNRS - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 15 58

Directeur de thèse :

Antoine THILL

CEA - DSM/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 99 82

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/antoine.thill/thill_fr.html

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

L'imogolite est un nanominéral naturel en forme de nanotube de 2 nm de diamètre. Il est possible de synthétiser ce matériau et il est disponible au NIMBE facilement et en grande quantité grâce à l'installation pilote PRODIGE. Des calculs théoriques récents prédisent l'existence d'une densité surfacique de dipôle induite par la très forte courbure de la paroi des imogolites. Une telle polarisation à symétrie radiale serait très favorable à la séparation de charge électron/trou dans des processus photo-induits. Par différentes approches expérimentales complémentaires, nous proposons d'explorer l'existence et l'importance de cette polarisation de surface dans les imogolites et les imogolites hybrides éventuellement dopées.

 

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