Sujet de stage / Master 2 Internship

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Vers une chimie des hautes énergies

Spécialité : / CHIMIE

Contact : RENAULT Jean-Philippe,
e-Mail : jean-philippe.renault@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 15 50
Laboratoire : NIMBE/LIONS

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-6 mois
Date limite de constitution de dossier : 18/04/2018

Résumé :
Le but de ces stages est de mettre en place des méthodologies d’étude ces évenements les plus énergétiques qu’on puisse envisager en chimie - les ionisations en couches internes en utilisant le rayonnement X "mou" (100 - 2keV) pour les déclencher sélectivement autour des différents seuils d'ionisation des constituants de la matière biologique (comme le carbone, l'oxygène, l'azote ou différents métaux aussi présent dans certaines protéines).

Sujet détaillé :
L’effet des rayonnements ionisant est étudiée depuis plus de cent ans, à la fois pour ce qui concerne la dégradation de la matière biologique pour la radiobiologie, mais aussi pour ses nombreuses implications dans le domaine de l'industrie nucléaire.
Les évènements d’ionisations simples par l’Ultra-Violet, correspondant à des dépôts d’énergie de quelques eV (électron Volt) par molécules, sont assez bien d’écrits. Les effets de l’ionisation en couches externes (impliquant les électrons jouant un rôle dans les liaisons chimiques) ou par les particules de hautes énergies sont aussi connus (dépôts de quelques dizaines d’eV conduisant en particulier à la cassure des liaisons OH et CH). Mais les effets des évènements les plus énergétiques qu’on puisse envisager en chimie - les ionisations en couches internes (impliquant les électrons conservant un caractère atomique et ne jouant pas de rôle dans la liaisons chimiques) menant des dépôts d'énergies de plusieurs centaines d’eV à l’échelle d’un atome - sont encore mal compris en phase condensée. Certes, ils demeurent des évènements rares lorsqu’un milieu est exposé à des particules de haute énergie, mais pourtant, leurs effets sur les biomolécules, les protéines et l'ADN pourraient être très significatifs [1] et en particulier être le facteur limitant les études structurales, de microscopie X et sur les lasers à électron libre de haute énergie (XFEL) [2,3].
Le but de ces stages est de mettre en place des méthodologies d’étude ces évènements rares en utilisant le rayonnement X "mou" (100 - 2keV) pour les déclencher sélectivement autour des différents seuils d'ionisation des constituants de la matière biologique (comme le carbone, l'oxygène, l'azote ou différents métaux aussi présent dans certaines protéines).

Dans le cadre de l’ANR HighEnerChem nous proposons différant stages :

Stage 1 ;
Le stagiaire travaillera d’abord sur le développement d’irradiations en cuves à fenêtres ultraminces (150 nm de nitrure de silicium) testées avec succès au seuil du carbone et de l'oxygène. Ces mesures donneront accès aux produits de dégradations aux temps longs (jusqu’à la microseconde).
Il utilisera ces cellules pour mettre en place les méthodes d’analyses [4] permettant de distinguer les produits d’ionisations en couches internes du fond radiolytique. Ces études seront développées sur des petites molécules d’intérêt biologiques. (peptides, sucres, modèles des bases de l’ADN).

Stage 2 ;
Le stagiaire travaillera sur la ligne PLEIADES du Synchrotron SOLEIL, à l’amélioration de la technique de jet liquide sous vide (système qui vient d'être mis en place et testé avec succès sur la ligne de lumière). Celle-ci permet d’effectuer la spectroscopie d’électron sur une solution. Les transferts d'énergies, intervenant après une excitation ou une ionisation en couche interne, entre la molécule organique et le solvant seront étudies. De plus les changements structuraux de la biomolécule après différentes doses d'irradiation pourront être aussi investigués.
Techniques utilisées au cours du stage :
Fluidique innovante, irradiation radiolyse

Mots clés : Physique

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