UMR 3685 NIMBE : Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Énergie
NIMBE (Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Énergie) est une nouvelle Unité Mixte de Recherche CEA‐CNRS (UMR 3685), spécialisée dans la conception, le façonnage et l'analyse de la matière de l’échelle du micron à l'échelle nanométrique, ainsi que la compréhension des mécanismes physicochimiques et leurs synergies à ces échelles.
L'ensemble de ces approches est appliqué en priorité aux grands enjeux sociétaux que sont les (nano)matériaux pour la gestion durable de l’énergie, le traitement de l'information, l’environnement, le diagnostic biomédical, le patrimoine…
NIMBE compte une centaine de chercheurs et techniciens permanents et s’appuie sur 7 laboratoires, tous membres d’un Labex :
- Laboratoire Archéomatériaux et prévision de l’altération (LAPA, commun avec l'IRAMAT UMR5060; Labex PATRIMA et PALM)
- Laboratoire de Chimie Moléculaire et Catalyse pour l'Energie (LCMCE; Labex CHARMMMAT)
- Laboratoire d’Etude des Eléments légers (LEEL; PALM)
- Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS; NanoSaclay)
- Laboratoire Innovation en Chimie de Surface et Nanosciences (LICSEN; NanoSaclay)
- Laboratoire Edifices Nanométriques (LEDNA; NanoSaclay)
- Laboratoire de Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LSDRM; PALM)
L’unité fait partie des membres fondateurs de la Fédération de chimie physique du plateau de Saclay (FR3510 CNRS).
Ses principaux domaines d’activité sont :
- Synthèse de nano-objets et matériaux nanostructurés, mise en forme et (nano)caractérisation et simulation: nanotubes de carbone et d'imogolite, nanoparticules par voies CVD et colloïdale, oxydes semiconducteurs poreux, copolymères à blocs…; mécanismes de nucléation, dynamique et réactivité dans les nanosystèmes; interfaces et fluides confinés; études sur les éléments légers dans les matériaux pour l'énergie; effets relativistes, équations intégrales.
- Nanochimie pour l’électronique : Co-intégration; lithographie douce; électronique moléculaire; électronique souple imprimée; architectures innovantes.
- Nanochimie pour la santé, l’environnement et le patrimoine : Capteurs et biocapteurs; imagerie RMN des interactions biologiques, notamment par des biosondes utilisant les gaz hyperpolarisés; auto-assemblage peptidique; vectorisation de médicaments; interactions entre vivant et environnement, toxicité, écotoxicité; archéométrie, patrimoine.
- Nanochimie pour la gestion durable de l'énergie : Stockage électrochimique (batteries); stockage chimique (H2, CO2); conversion chimique-électrique (Piles à Combustible); conversion lumière-électrique (photovoltaïque); cycles de vie et durabilité des matériaux; nanochimie et autres filières énergétiques.
- Instrumentation et modélisation en nanosciences : RMN portable; RMN ultrasensible par bruit de spin; détection de nanoparticules par spectrométrie de masse…
Presentation of the Division "Nanosciences and Innovation for Materials, Biomedicine and Energy ".
#2301 - Màj : 04/12/2019
Thèmes de recherche
Caractérisation de matériaux pour l'énergie / Characterization of materials for energy
Les différentes filières énergétiques, telles que l'énergie nucléaire ou encore les nouvelles technologies autour de l'hydrogène, vecteur énergétique, ou le photovoltaïque, demandent des matériaux adaptés, dont il faut tester la durabilité et la fiabilité.
Chimie de surface pour la biologie et la santé
Surfaces et biologie (voir le LICSEN...)
De la molécule au matériau moléculaire
Pour obtenir des objets fabriqués avec des caractéristiques et des spécificités originales, la fabrication de matériaux moléculaires est abordée en assemblant des briques élémentaires, comme des atomes, des molécules simples ou complexes ou des nanostructures (nanotubes de carbone et feuilles de graphène notamment) sur des supports métalliques, minéraux ou organiques, du verre...
Électronique organique et moléculaire
L'électronique organique et moléculaire vise à développer un traitement de l'information basé sur différents types de nano-objets (molécules, bio-molécules, nanoparticules, nanotubes de carbone, graphène...).
Interfaces, fluides complexes et microfluidique
Selon le domaine (énergies bas carbone, nanosciences pour les technologies de l'information et de la santé (RF-TIS), interaction rayonnement-matière) plusieurs équipes de l'IRAMIS sont impliquées sur cette thématique.
Les recherches sur ce thème portent sur des études fondamentales du comportement sous irradiation d’une grande variété de matériaux utilisés notamment dans le contexte de l’électronucléaire (alliages métalliques, verres, céramiques, polymères).
Du fait de leur taille, les nanoparticules peuvent interagir avec les éléments du vivant, de la cellule à la molécule biologique. Ceci peut être mis à profit en médecine pour cibler des traitements, mais peut aussi présenter des effets indésirables, lors d'une forte exposition.
Physique et vivant / Physics and life
Trois " métiers " de l'IRAMIS trouvent une extension naturelle vers la biologie : L'ingénierie moléculaire, où les études d'interactions coopératives de molécules en solution trouvent une suite directe dans l'étude des protéines et des différents modes d'assemblage de molécules d'intérêt biologique, L'étude de la matière à haute densité d'énergie, où les travaux sur la radiolyse et les interactions rayonnement-molécule, se transposent directement à des molécules comme l'ADN, L'étude de la matière ultra divisée, domaine dans lequel les matériaux nanostructurés, la nanophysique et la biologie convergent naturellement.
Transformations catalytiques pour l’énergie
L’IRAMIS développe de nouveaux catalyseurs avec l'objectif de développer le stockage des énergies alternatives sous forme chimique, ou la conversion du CO2, la transformation de la biomasse, et le recyclage des déchets polymériques, trois sources de molécules de base pour l’industrie chimique, aujourd’hui issues de produits pétroliers.
Chimie quantique et simulations moléculaires
La chimie théorique utilise les méthodes de la chimie quantique et du calcul ab initio, pour modéliser les structures des molécules. A travers des potentiels d'interaction modéles tirés de ces simulations, la dynamique moléculaire classique permet de décrire leur comportement des assemblages chimiques. Au NIMBE/LCMCE cette activité porte essentiellement sur des composés de lanthanides ou d'actinides.
Nano-chimie, nano-objets / Nano-chemistry, nano-objects
Le développement des nanotechnologies s'appuie de plus en plus sur la logique d'assemblage spontané (auto-assemblage) ou non, des briques élémentaires que sont les nanoparticules.
L'incorporation de nano-objets ou la nanostructuration (à une échelle < 100 nm) au sein d'un matériau (solide cristallisé ou matière molle) permettent d'élaborer des "nanomatériaux" aux propriétés physico-chimiques nouvelles (réactivité chimique, propriétés mécanique ou électrique, biologique...).
Matériaux nanostructurés pour l’énergie / Nanostructured materials for energy
L’IRAMIS développe des matériaux nanostructurés pour les dispositifs photovoltaïques (PV) organique ou hybride : nanoparticules de silicium dopées ou non incluses dans différentes matrices, molécules spécifiques aux couches d’interface de cellules PV organiques, nanotubes de carbone fonctionnalisés par des chromophores, nanoparticules d’oxydes TiO2 dopées ou non en azote pour les cellules solaires à colorant cellules PV à base de Perovskite.
De nombreuses méthodes sont développées par les équipes de l'IRAMIS pour développer des capteurs chimiques sensibles, sélectifs et efficaces. Pour ceci les nanotechnologies sont largement mises à contributions, avec l'utilisation de matériaux nanoporeux ou encore d'objets fonctionnalisés. + microfluidique nano-objets (effets plasmoniques, magnétiques, ...
Chimie environnementale et dépollution / Environmental chemistry and depollution
Les nanotechnologies offrent de nombreuses méthodes innovantes pour le piégeage de nombreux éléments polluants, chimiques, biologiques ou encore des métaux lourds. Des méthodes de dépollution à l'aide de filtres à base de matériaux nanoporeux ou de fibres de carbone fonctionnalisées sont ainsi développées au LICSEN.
Au delà des études visant à mieux comprendre et prédire l'altération des métaux anciens, l'équipe du LAPA utilise la science des matériaux et les méthodes de la chimie pour comprendre certains aspects des sociétés antiques en lien avec leur niveau technologique.
Plusieurs pays envisagent de développer une technologie de barrières multiples pour la sécurité du stockage des déchets nucléaires. Une question centrale est de savoir modéliser le comportement sur le long terme (soit 100 à 1000 ans) des matériaux utilisés, en particulier des containers, en acier faiblement allié, et de la matrice vitrifiée.
La plupart des synthèses chimiques sont réalisées en milieu liquide. Pour l'élaboration de nanoparticules et les nanomatériaux, de multiples méthodes de synthèse en phase gaz se révèlent particulièremetn utiles et performantes .
Groupes de recherche / Laboratoires
Le Laboratoire "Archéomatériaux et Prévision de l’Altération" LAPA réunit des équipements et des chercheurs du CEA (NIMBE) et du CNRS (NIMBE UMR3685 et Laboratoire Métallurgies et Cultures de l'Institut de recherche sur les archéomatériaux IRAMAT UMR5060).
Au sein du Laboratoire d'Etude des Eléments Légers (LEEL), les thèmes de recherche se concentrent autour du comportement des éléments légers dans les matériaux pour l'énergie. Les activités vont de la synthèse des matériaux à la caractérisation.
LICSEN was created in January 2014 by association within the NIMBE (UMR 3685) of the former groups LCSI (SPCSI) and LEM (SPEC)
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main industrial partners:
The LICSEN (Laboratory of Innovation in Surface Chemistry and Nanosciences) combines chemists and physicists (12 CEA staff members, 2 university associates, ~12 Ph.
LCMCE
Le Laboratoire de Chimie Moléculaire et Catalyse pour l'Energie (LCMCE) est spécialisé dans l’étude et la synthèse de composés moléculaires actifs, basés sur la chimie des métaux de transition, des éléments f et des éléments du groupe principal.
Responsable : Martine Mayne
Le LEDNA (Laboratoire Edifices Nanométriques) comprend 18 permanents et une douzaine de doctorants, post-doctorants et CDD.
Axée sur la recherche fondamentale en nanosciences, son expertise porte sur le développement, selon une approche bottom-up, de méthodes de synthèse et d’élaboration de nano-objets ou matériaux nanostructurés originaux.
LIONS 
Gold, emulsions, imogolites and microfluidics
Le Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS) fait partie du NIMBE - UMR CEA-CNRS 3685. Ses activités se concentrent sur la compréhension et l'utilisation de l'auto-assemblage pour créer des architectures supramoléculaires.
LSDRM
Le Laboratoire de Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LSDRM) fait partie du NIMBE - UMR CEA-CNRS 3685.
Les recherches menées au LSDRM sont centrées sur le développement et l’utilisation de la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN).
Domaines Techniques
Les laboratoires de l'IRAMIS maitrisent de nombreux procédés de synthèse chimique en phase gaz (production de nanoparticules) ou en solution (molécules, catalyseurs...), avec l'objectif de développer de nouveaux procédés chimiques (chimie verte, énergie, recyclage...), d'élaborer des nanomatériaux, ou encore pour obtenir des cristaux de céramiques de haute qualité (supraconducteurs notamment).
Analyse chimique en ligne au LEDNA
Analyse en ligne de jets de nanoparticules
Analyses thermogravimétriques au LEDNA
CVD pour la synthèse de nanotubes de carbone verticalement alignés et de graphène
Dépôt de films minces à partir de la voie liquide
Mesures de surface spécifique et porosité (LEDNA)
Nanofabrication : Mélange et dispersion de nanoparticules ou de nanotubes de carbone
Recuit 2200°c sous atmosphère inerte / Poste de pesée fractionnement
Simulation numérique pour la catalyse au LCMCE / LCMCE numerical simulation for catalysis
La spectrométrie de masse est une technique instrumentale d’analyse reposant sur la séparation, l’identification et la quantification des éléments constitutifs d’un échantillon en fonction de leur masse. Ainsi les atomes, molécules ou aggrégats sont extraits sous forme d'ions, puis triés par un système dispersif : secteur de champ électrique ou magnétique, filtre quadripolaire ou temps de vol.
Si les surfaces possèdent intrinsèquement des propriétés intéressantes (propriétés optiques ou magnétiques, interface électronique, catalyse, fonction biologique, ...), des fonctions spécifiques peuvent être ajoutées par nanostructuration, ou en déposant un revêtement, ou encore par l'adsorption ou le greffage de molécules aux propriétés spécifiques.
Les rayons X, rayonnement électromagnétique au delà de l'ultra-violet lointain, couvrent une gamme de longueur d'onde autour du dixième de nanomètre. Cette distance est de l'ordre de la distance entre atomes dans la matière condensée. Ainsi les rayons X peuvent interagir avec ces atomes (diffraction) ou les électrons (diffusion).
Voir aussi le dossier complet (2008) : RMN à l'IRAMIS
La RMN est devenue une méthode alternative à la diffraction des rayons X pour l’étude des protéines et une méthode de choix dans la caractérisation des produits chimiques de synthèse et l’étude des matériaux désordonnés comme les verres, les polymères ou les bétons.
Noble gas spin-exchange optical pumping (SEOP) setup in a van
Plusieurs types de microscopies électroniques sont disponibles à l'IRAMIS :
- Microscopie à transmission (TEM : Transmission Electron Microscope), qui permet d'atteindre les plus hautes résolutions par diffusion/difffraction d'un faisceau d'électrons à travers un échantillon ultra-mince
- Microscopie MEB et MEB-FEG (SPAM et SIS2M), ou microscopie à balayage, pour laquelle un faisceau d'électrons balaye la surface de l'échantillon permettant d'obtenir une image de sa surface.
L'éclairement, par un rayonnement suffisamment énergétique, de la surface d'un matériau peut conduire à l'émission d'électrons dont la spectroscopie (étude en énergie) apporte des informations sur la composition de la surface étudiée.
X-rays are used to investigate the structural properties of solids, liquids or gels. Photons interact with electrons, and provide information about the fluctuations of electronic densities in heterogeneous matter. A typical experimental set-up is shown on Figure : a monochromatic beam of incident wave vector is selected and falls on the sample. The scattered intensity is collected as a function of the so-called scattering angle 2 teta.
SWAXS Lab -Saclay : The SAXS/ GISAXS/ X-ray reflectomer beamline
La microscopie électrochimique (SECM, pour Scanning ElectroChemical Microscopy) est une technique électrochimique qui s’est développée à partir de la fin des années 90. Elle consiste à approcher une électrode de taille micrométrique d’une surface qu’on cherche à étudier.
Permanents impliqués : Mickaël Bouhier, Jean-Charles Méaudre.
La Reflectance Transformation Imaging (RTI), ou imagerie de transformation par réflectivité, est une méthode d’imagerie basée sur la compilation de clichés dont la seule variable est l’orientation de la source lumineuse. Cette technique, dite 2.
L'électrochimie est utilisée dans une large diversité de situations, que ce soit pour analyser des processus (corrosion, mécanismes de réactions en solution, etc... ) ou pour caractériser des matériaux -entre autre pour l'énergie.
A l’IRAMIS, l’électrochimie est utilisée dans une large diversité de situations, que ce soit pour analyser des processus (corrosion, mécanismes de réactions en solution, etc... ) ou pour caractériser des matériaux. Dans ce dernier volet, l’iramis a de nombreuses activités en électrocatalyse, dans les batteries, ou en biodétection.
La microfluidique est la science et la technologie des systèmes qui manipulent et transforment de petites quantités de fluides (nanolitre à attolitre), en utilisant des canaux de quelques dizaines à plusieurs centaines de micromètres de dimension. Depuis une décennie, la microfluidique est devenue un outil puissant utilisé en recherche fondamentale et appliquée.
Voir aussi
Laboratoire d'Innovation en Chimie des Surfaces et Nanosciences (LICSEN) :
Chemical Functionnalization of Surfaces
► Mechanisms of surface and nanomaterial modifications
► Application-oriented surface modifications :
Graftfast®
Polymer metallization
the SEEP process
Substitution of Cr(VI)
Adhesion primers
Antibacterial surfaces
Surfaces for water depollution
Chemistry of Nanomaterials
- bottom-up synthesis of graphene quantum dots (Nature Communications 2018)
- Fonctionnalization of carbon nanotubes, fullerenes, graphene
- Synthesis and manipulation of graphene oxide (GO)
- Graphene oxide (GO) local reduction and electrochemical functionnalization
Catalysis & Photo-catalysis for Energy
► Proton exchange membrane fuel cell and Electrolyzer :
- Bio-inspired catalysts for hydrogen evolution and uptake,
- Oxygen reduction reaction : Bio-inspired catalysts, N-enriched carbon Nanotubes, Non-noble metal catalysts
► PhotoElectroChemical cells :
- OPVs coupled to MoS3 hydrogen evolution catalyst (2013)
- All solution-processed organic photocathodes (2016)
► Chemistry for batteries : new materials for Li-orga (2016) and Li-S (2018) batteries
Innovative Technologies for Biology and Healthcare
► Biosensors :
- Optical, mechanical and electrochemical biosensors
► Surface chemistry for biology and healthcare :
- Antibacterial surfaces, Photo-antimicrobial surfaces
- Cell antiproliferative Surfaces for ophtalmic implants (with BioWintTech)
- Surfaces chemistries for biochips and biosensors
► Drug delivery :
- Irradiation induced drug delivery systems (Nano-objets polymères et hybrides sous irradiation)
- Passive and porous drug delivery systems
► Micro/Millifluidics for biology and healthcare :
- Lab-on-papers, Micro/Millifluidics by printing technologies
Organic & Molecular Electronics
► Organic Electronics :
- Perovskite-based solar cells : Halide ionic migration (ACS Energy Lett.
Laboratory 'Structure and Dynamics by Magnetic Resonance' : Version française
The Laboratory 'Structure and Dynamics by Magnetic Resonance' (LSDRM) belongs to NIMBE, UMR CEA/CNRS 3685.
The research axes are centered on the conception and the use of new NMR tools. Cutting edge methods and original approaches are proposed, from instrumental developments to molecular simulations.
Faits marquants scientifiques
28 septembre 2020
Inauguré en mars 2019, le laboratoire commun entre l'Université technologique Nanyang (NTU) de Singapour et le CEA affiche ses premières publications co-signées par des chercheurs de NTU, du CEA-Iramis (NIMBE/LICSEN), de l’ICSM et de la DES à Marcoule.
22 septembre 2020
La contamination bactérienne des surfaces est une problématique majeure dans de nombreux domaines, comme le médical ou l’agroalimentaire. La physiologie particulière des bactéries en surface et le développement de souches multi-résistantes sont deux facteurs qui réduisent l'efficacité des agents antimicrobiens.
12 juillet 2020
Les nanomédicaments sont considérés comme des thérapies prometteuses pour le traitement du cancer. Cependant, leur utilisation clinique reste encore limitée, dû en partie au fait que leur comportement biologique n'est pas encore vraiment élucidé.
12 juin 2020
Dans la production industrielle de méthanol (CH3OH), l'atome de carbone est usuellement issu du méthane (CH4), provenant pour l'essentiel de gisements de pétrole, gaz naturel et de schistes. Une nouvelle stratégie pour préparer le méthanol à partir de l'acide formique (HCOOH), lui-même issu du CO2, est présentée par une équipe du NIMBE/LCMCE.
14 avril 2020
Les études sur l'influence de rayonnements de toutes natures sur la matière biologique ont des enjeux à la fois pour la protection de la santé et pour les moyens thérapeutiques qu'elles peuvent offrir. Radiobiologie (effets de particules ionisantes) et photobiologie (effets de la lumière) contribuent chacun dans leur domaine.
07 janvier 2020
Formuler un substitut sanguin capable de transporter efficacement l’oxygène, sans toxicité biologique ou chimique, et dont la préparation serait peu coûteuse pour de très grandes quantités, est un graal qui remonte au XVIIème siècle [1].
18 septembre 2019
Des chercheurs de l’I2BC@Saclay et de l’UMR NIMBE, en collaboration avec le Laboratoire Léon Brillouin (LLB), ont analysé la structure de la couronne composée de deux protéines modèles adsorbées sur des nanoparticules de silice, en utilisant la technique de diffusion des neutrons aux petits angles.
![L’ion uranyle [UO2]2+ : un catalyseur efficace pour la réduction de doubles liaisons C=O](http://iramis.cea.fr/Images/astImg/mr_3153_1.jpg)
11 septembre 2019
La réduction catalytique de composés organiques comportant des liaisons C=O suscite de nombreuses études en chimie fine pour former des molécules d’intérêt (éthers, alcools…), mais l’obtention sélective d’un produit de réaction est parfois difficile. Le choix du catalyseur et du réducteur joue ici un rôle essentiel.
23 avril 2019
Cette étude propose une méthode innovante de détection de protéines intracellulaires qui associe fluorescence et résonance magnétique, en combinant l’utilisation d’un fluorophore activable de très petite taille et l’exploitation de la grande sensibilité d’un traceur RMN non toxique, le xénon, dont le spin nucléaire est hyperpolarisé.
12 février 2019
Des chercheurs du SCBM (Institut Joliot) en collaboration avec l'équipe LCMCE du NIMBE (CEA/CNRS) ont mis au point une méthode de marquage au carbone 14 de molécules organiques d’intérêt thérapeutique, basée sur l’échange dynamique de dioxyde de carbone.
04 février 2019
L'émergence des véhicules électriques et du stockage des énergies renouvelables souligne le besoin d’augmenter la densité énergétique des batteries tout en diminuant leurs coûts et en améliorant leur sécurité.
07 janvier 2019
Une large collaboration de chercheurs a mis au point une nouvelle méthode permettant d’améliorer la capacité de stockage et de réduire le coût de production des batteries lithium-ion. La technologie proposée est basée sur l’irradiation des matériaux, de façon similaire à ce qui se fait par exemple dans les industries de traitement des aliments, des médicaments et des eaux usées.
16 novembre 2018
Diverses anomalies peuvent affecter le transport de l’oxygène par le sang et nécessiter une transfusion. Afin d’éviter les problèmes liés aux transfusions, comme la disponibilité ou les contaminations, la recherche de substituts sanguins est indispensable.
08 octobre 2018
Les nanomatériaux manufacturés sont largement utilisés pour de nombreuses applications. Certains d’entre eux peuvent être considérés comme dangereux pour la santé car ils pourraient provoquer des effets inflammatoires, respiratoires, cardiovasculaires ou neurologiques.
01 octobre 2018
Le CEA et le CNRS, et la Société CortecNet, avec le soutien de l’Agence nationale de la recherche (ANR), lancent leur laboratoire commun "Desir" (Détection efficace et sensible d'intermédiaires réactionnels par RMN). L'objectif est de développer les instruments permettant le suivi in situ de synthèses chimiques par RMN (Résonance magnétique nucléaire).
31 juillet 2018
De multiples recherches sont aujourd'hui orientées vers le développement de nouveaux colorants comme milieu actif de cellules solaires. Une famille de molécules, dites "push-pull", se révèle particulièrement intéressante car ces molécules associent un groupement donneur et un groupement accepteur d'électron.
19 juin 2018
En association avec le déploiement des sources d'énergies intermittentes (photovoltaïque, éolien...), il est indispensable de poursuivre les efforts de recherche pour améliorer les performances des batteries.
24 mai 2018
Importance des modifications chimiques des protéines pour leurs interactions avec les nanoparticules
Une collaboration entre une équipe de l'IRAMIS/NIMBE et deux équipes de l'I2BC@Saclay mettent en évidence l'affinité très forte de nanoparticules de silice pour des protéines de liaison de l'ARN présentant des séquences de base nucléique à motifs RGG (R = Adenine ou Guanine - Guanine-Guanine).
19 mars 2018
Dans un contexte de développement exponentiel des nanotechnologies, les nanomatériaux sont susceptibles de se disséminer dans l'environnement. Par ailleurs, les végétaux sont des éléments sensibles des écosystèmes car ils constituent un lien étroit entre les trois écosystèmes eau-sol-air, et se situent à la base de la chaine alimentaire.
14 mars 2018
Quelle quantité d’hydrogène recèle le noyau des planètes telluriques (telles que la Terre ou Mars) ? Pour tenter de répondre à cette difficile question, une collaboration impliquant l'équipe LEEL de l'UMR NIMBE a simulé en laboratoire la ségrégation d’un alliage riche en fer dans un environnement silicaté, en recréant des conditions de pression et température analogues à celles de la formation du noyau terrestre.
18 décembre 2017
Le CEA, le CNRS et la PME Protec Industrie lancent leur laboratoire commun Mestrel pour mettre au point un procédé de préparation de surface avant peinture, destiné en particulier à l’aéronautique et aux transports, sans produits chimiques dangereux pour la santé.
16 décembre 2017
Caractérisés par la présence d’une liaison Si-H, les hydrosilanes sont des réducteurs chimiques très puissants. Ils permettent notamment de transférer en une seule étape un hydrure (H–) et un groupement chimique contenant Si, à un composé organique possédant une liaison double (C=C ou C=O) [1].
06 octobre 2017
La modélisation prédictive de la corrosion des aciers est un enjeu majeur dans plusieurs domaines de l'industrie (nucléaire, génie civil, etc…) et pour la conservation des métaux du patrimoine.
26 septembre 2017
La détection de biomarqueurs dans des fluides biologiques est une étape essentielle du diagnostic de plusieurs maladies et indispensable à leur traitement. Ces biomarqueurs sont souvent présents en quantité très faible nécessitant une étape de concentration.
06 juillet 2017
Ce que nous révèle la structure des biominéraux...
Chez les organismes vivants, les processus de biominéralisation régulent la croissance des tissus minéralisés, tels que les dents, les os, les coquilles… Ces procédés restent fascinants à étudier pour une meilleure compréhension du monde naturel qui nous entoure et de sa diversité, d'autant plus que ces recherches peuvent contribuer à l'élaboration de procédés biomimétiques pour la réalisation de nouveaux matériaux.
20 juin 2017
Les pyrochlores sont des matériaux potentiellement utiles pour le confinement des déchets radioactifs ou pour les piles à combustibles. Dans Nature Scientific report, des chercheurs du CEA, du CNRS et leurs collègues australiens explorent l’organisation cristalline de ces matériaux pour mieux en connaitre leurs caractéristiques mécaniques et leur stabilité sous irradiation.
10 juin 2017
La demande de dispositifs de stockage d'électricité performants pour l’électronique nomade ou l’automobile est en croissance rapide et nécessite une amélioration des performances des batteries (capacité, durée de vie, sécurité).
17 mai 2017
Des équipes du CEA Paris-Saclay, du CNRS du Mans, de l'Institut Fresnel et de l'Université Libanaise ont mis en œuvre une nouvelle technique de microscopie optique permettant d'observer les nanomatériaux bidimensionnels avec une résolution inégalée et de suivre en temps réel leur fonctionnalisation chimique.
18 février 2017
The chemical bonding in actinide compounds is usually analysed by inspecting the shape and the occupation of the orbitals or by calculating bond orders which are based on orbital overlap and occupation numbers. However, this may not give a definite answer because the choice of the partitioning method may strongly influence the result possibly leading to qualitatively different answers.
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Thèses
| 0 sujet IRAMIS/NIMBE |
Dernière mise à jour : 09-10-2020
Stages
Analyse LC-HRMS/MS et RMN d’urines de souris marquées au C-13. Elucidation structurale de métabolites inconnus
LC-HRMS/MS and NMR analysis of C-13 labeled mouse urine. Structural elucidation of unknown metabolites
Candidature avant le
31/01/2021
Durée
6 mois
Poursuite possible en thèse
oui
Contact
HUBER Gaspard
+33 1 69 08 64 82
Autre lien
Résumé/Summary
La spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) et la résonance magnétique nucléaire (RMN) sont deux techniques complémentaires pour l'analyse de mélanges complexes en solution comme le métabolome. L'opportunité d'analyser, par ces deux techniques, des échantillons d'urine marquée au C-13, en complément d'autres échantillons non marqués obtenus dans des conditions similaires, doit permettre au cours de ce stage de gros progrès dans l'élucidation structurale de composés inconnus.
High resolution mass spectrometry (HRMS) and nuclear magnetic resonance (NMR) are two complementary techniques for the analysis of complex mixtures in solution such as the metabolome. During this trainee-ship, the opportunity to analyze, by these two techniques, urine samples labeled with C-13, in addition to other unlabeled samples obtained under similar conditions, should allow great progress in the structural elucidation of unknown compounds.
Sujet détaillé/Full description
Contexte et projet de recherche du M2
La métabolomique vise à caractériser l'ensemble des "petites molécules" (< 1500 Da) d'un échantillon biologique et repose principalement sur deux techniques analytiques : la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) et la résonance magnétique nucléaire (RMN).[1,2] Malgré la très forte complémentarité de ces deux approches, elles sont encore très rarement utilisées de concert pour l’annotation du métabolome. Alors que l’analyse LC-HRMS d’un unique échantillon biologique complexe permet la détection de milliers de signaux à des concentrations allant jusqu’au nanomolaire, la RMN permet l’identification structurale des métabolites les plus abondants de cet échantillon. Cette dernière technique souffre cependant d’un manque de sensibilité, c’est pourquoi l’accès à un « matériel biologique » entièrement marqué au C-13 (isotope stable du C-12) est une opportunité permettant : (1) d'augmenter la résolution spectrale et ainsi augmenter le nombre de métabolites caractérisables par RMN, et (2) de faciliter l’attribution des compositions élémentaires des signaux HRMS issus de métabolites inconnus par comparaison des profils LC-HRMS d’échantillons marqués et non marqués récoltés dans les mêmes conditions.
Le projet de recherche de M2 vise à analyser, par spectrométrie de masse à très haute résolution (Orbitrap Fusion, Thermo) couplée à la chromatographie liquide et par RMN 2D hétéronucléaire, les urines de souris marquées au carbone-13 et de les comparer aux urines non marquées. Cette étude visera à exploiter de façon synergique les données obtenues via les deux techniques analytiques pour identifier les métabolites inconnus détectés dans les échantillons. L’élucidation structurale des composés sera également appuyée par des acquisitions LC-HRMS/MS.
Environnement de travail
Le stage M2 se déroulera au sein de deux laboratoires du CEA de Saclay : (1) le laboratoire d’étude du métabolisme des médicaments (LEMM), institut Joliot ; et (2) le laboratoire Structure et Dynamique par résonance magnétique (LSDRM), IRAMIS.
Le LEMM s’est spécialisé dans l’analyse métabolomique depuis 2002, accumulant ainsi une expertise en terme de développement et de validation de méthodes LC-MS pour le profilage de biofluides et extraits tissulaires et cellulaires. Il est équipé d’une plateforme analytique constituée de 6 instruments à basse résolution (QqQ) et 7 instruments à haute et très haute résolution (Orbitrap et Q-TOF).
Le LSDRM est expert en développement d’approches originales pour la spectroscopie de résonance magnétique. Il est équipé de 6 spectromètres RMN de 1.0 à 11.7 T.
Profil du candidat et candidature
Etudiant ingénieur et/ou M2 en chimie. Spécialité chimie analytique ou chimie organique avec un intérêt pour la chimie analytique et plus particulièrement la spectrométrie de masse et la RMN. Date de début souhaitée: février 2021.
Les candidatures (CV et lettre de motivation) sont à envoyer à annelaure.damont@cea.fr et gaspard.huber@cea.fr
[1] Theodoridis G A et al. Liquid chromatography–mass spectrometry based global metabolite profiling: A review. Analytica Chimica Acta 2012, 711, 7-16.
[2] Nagana Gowda G A et al. Recent Advances in NMR-Based Metabolomics. Anal. Chem., 2017, 89 (1), 490-510.
La métabolomique vise à caractériser l'ensemble des "petites molécules" (< 1500 Da) d'un échantillon biologique et repose principalement sur deux techniques analytiques : la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) et la résonance magnétique nucléaire (RMN).[1,2] Malgré la très forte complémentarité de ces deux approches, elles sont encore très rarement utilisées de concert pour l’annotation du métabolome. Alors que l’analyse LC-HRMS d’un unique échantillon biologique complexe permet la détection de milliers de signaux à des concentrations allant jusqu’au nanomolaire, la RMN permet l’identification structurale des métabolites les plus abondants de cet échantillon. Cette dernière technique souffre cependant d’un manque de sensibilité, c’est pourquoi l’accès à un « matériel biologique » entièrement marqué au C-13 (isotope stable du C-12) est une opportunité permettant : (1) d'augmenter la résolution spectrale et ainsi augmenter le nombre de métabolites caractérisables par RMN, et (2) de faciliter l’attribution des compositions élémentaires des signaux HRMS issus de métabolites inconnus par comparaison des profils LC-HRMS d’échantillons marqués et non marqués récoltés dans les mêmes conditions.
Le projet de recherche de M2 vise à analyser, par spectrométrie de masse à très haute résolution (Orbitrap Fusion, Thermo) couplée à la chromatographie liquide et par RMN 2D hétéronucléaire, les urines de souris marquées au carbone-13 et de les comparer aux urines non marquées. Cette étude visera à exploiter de façon synergique les données obtenues via les deux techniques analytiques pour identifier les métabolites inconnus détectés dans les échantillons. L’élucidation structurale des composés sera également appuyée par des acquisitions LC-HRMS/MS.
Environnement de travail
Le stage M2 se déroulera au sein de deux laboratoires du CEA de Saclay : (1) le laboratoire d’étude du métabolisme des médicaments (LEMM), institut Joliot ; et (2) le laboratoire Structure et Dynamique par résonance magnétique (LSDRM), IRAMIS.
Le LEMM s’est spécialisé dans l’analyse métabolomique depuis 2002, accumulant ainsi une expertise en terme de développement et de validation de méthodes LC-MS pour le profilage de biofluides et extraits tissulaires et cellulaires. Il est équipé d’une plateforme analytique constituée de 6 instruments à basse résolution (QqQ) et 7 instruments à haute et très haute résolution (Orbitrap et Q-TOF).
Le LSDRM est expert en développement d’approches originales pour la spectroscopie de résonance magnétique. Il est équipé de 6 spectromètres RMN de 1.0 à 11.7 T.
Profil du candidat et candidature
Etudiant ingénieur et/ou M2 en chimie. Spécialité chimie analytique ou chimie organique avec un intérêt pour la chimie analytique et plus particulièrement la spectrométrie de masse et la RMN. Date de début souhaitée: février 2021.
Les candidatures (CV et lettre de motivation) sont à envoyer à annelaure.damont@cea.fr et gaspard.huber@cea.fr
[1] Theodoridis G A et al. Liquid chromatography–mass spectrometry based global metabolite profiling: A review. Analytica Chimica Acta 2012, 711, 7-16.
[2] Nagana Gowda G A et al. Recent Advances in NMR-Based Metabolomics. Anal. Chem., 2017, 89 (1), 490-510.
Context and M2 research project
Metabolomics aims to characterize all the "small molecules" (<1500 Da) of a biological sample and is based mainly on two analytical techniques: high resolution mass spectrometry (HRMS) and nuclear magnetic resonance (NMR). [1,2] Despite the high complementarity of these two approaches, they are still very rarely used together for the annotation of the metabolome. While LC-HRMS analysis of a single complex biological sample can detect thousands of signals at concentrations down to nanomolar, NMR allows structural identification of the most abundant metabolites in that sample. However, this last technique suffers from a lack of sensitivity. Thus, the access to "biological material" fully labeled with C-13 (stable isotope of C-12) is an opportunity allowing: (1) to increase spectral resolution and thus increase the number of metabolites that can be characterized by NMR, and (2) facilitate the assignment of elementary compositions of HRMS signals from unknown metabolites by comparison of LC-HRMS profiles of labeled and unlabeled samples collected in the same conditions.
The M2 research project aims to analyze, by very high resolution mass spectrometry (Orbitrap Fusion, Thermo) coupled with liquid chromatography and by heteronuclear 2D NMR, the urine of mice labeled with carbon-13 and to compare them with unlabeled urine. This study will aim to synergistically exploit the data obtained via both analytical techniques to identify some unknown metabolites detected in the samples. The structural elucidation of the compounds will also be supported by LC-HRMS / MS acquisitions.
Working environment
The M2 traineeship will take place in two CEA Saclay laboratories: (1) the drug metabolism study laboratory (LEMM), Joliot institute; and (2) the laboratoire structure et dynamique par résonance magnétique (LSDRM), IRAMIS.
LEMM is specialized in the analysis of the metabolome since 2002, thus accumulating expertise in the development and validation of LC-MS methods for profiling biofluids, and tissue and cell extracts. It is equipped with an analytical platform consisting of 6 low resolution instruments (QqQ) and 7 high and very high resolution instruments (Orbitrap and Q-TOF).
LSDRM is an expert in developing novel approaches for magnetic resonance spectroscopy. It is equipped with 6 NMR spectrometers from 1.0 to 11.7 T.
Profile of the candidate and application
Engineering student and/or M2 in chemistry. Specialty in analytical chemistry or organic chemistry with an interest in analytical chemistry and more particularly mass spectrometry and NMR. Desired start date: February 2021.
Applications (CV and cover letter) should be sent to annelaure.damont@cea.fr and gaspard.huber@cea.fr
[1] Theodoridis G A et al. Liquid chromatography–mass spectrometry based global metabolite profiling: A review. Analytica Chimica Acta 2012, 711, 7-16.
[2] Nagana Gowda G A et al. Recent Advances in NMR-Based Metabolomics. Anal. Chem., 2017, 89 (1), 490-510.
Metabolomics aims to characterize all the "small molecules" (<1500 Da) of a biological sample and is based mainly on two analytical techniques: high resolution mass spectrometry (HRMS) and nuclear magnetic resonance (NMR). [1,2] Despite the high complementarity of these two approaches, they are still very rarely used together for the annotation of the metabolome. While LC-HRMS analysis of a single complex biological sample can detect thousands of signals at concentrations down to nanomolar, NMR allows structural identification of the most abundant metabolites in that sample. However, this last technique suffers from a lack of sensitivity. Thus, the access to "biological material" fully labeled with C-13 (stable isotope of C-12) is an opportunity allowing: (1) to increase spectral resolution and thus increase the number of metabolites that can be characterized by NMR, and (2) facilitate the assignment of elementary compositions of HRMS signals from unknown metabolites by comparison of LC-HRMS profiles of labeled and unlabeled samples collected in the same conditions.
The M2 research project aims to analyze, by very high resolution mass spectrometry (Orbitrap Fusion, Thermo) coupled with liquid chromatography and by heteronuclear 2D NMR, the urine of mice labeled with carbon-13 and to compare them with unlabeled urine. This study will aim to synergistically exploit the data obtained via both analytical techniques to identify some unknown metabolites detected in the samples. The structural elucidation of the compounds will also be supported by LC-HRMS / MS acquisitions.
Working environment
The M2 traineeship will take place in two CEA Saclay laboratories: (1) the drug metabolism study laboratory (LEMM), Joliot institute; and (2) the laboratoire structure et dynamique par résonance magnétique (LSDRM), IRAMIS.
LEMM is specialized in the analysis of the metabolome since 2002, thus accumulating expertise in the development and validation of LC-MS methods for profiling biofluids, and tissue and cell extracts. It is equipped with an analytical platform consisting of 6 low resolution instruments (QqQ) and 7 high and very high resolution instruments (Orbitrap and Q-TOF).
LSDRM is an expert in developing novel approaches for magnetic resonance spectroscopy. It is equipped with 6 NMR spectrometers from 1.0 to 11.7 T.
Profile of the candidate and application
Engineering student and/or M2 in chemistry. Specialty in analytical chemistry or organic chemistry with an interest in analytical chemistry and more particularly mass spectrometry and NMR. Desired start date: February 2021.
Applications (CV and cover letter) should be sent to annelaure.damont@cea.fr and gaspard.huber@cea.fr
[1] Theodoridis G A et al. Liquid chromatography–mass spectrometry based global metabolite profiling: A review. Analytica Chimica Acta 2012, 711, 7-16.
[2] Nagana Gowda G A et al. Recent Advances in NMR-Based Metabolomics. Anal. Chem., 2017, 89 (1), 490-510.
Mots clés/Keywords
metabolomique
metabolomics
Compétences/Skills
spectrométrie de masse, résonance magnétique nucléaire
mass spectrometry, nuclear magnetic resonance
Logiciels
XCalibur
Topspin
Étude expérimentale de l’effet du flux hydrodynamique sur la conformation de protéines adsorbées sur des nanoparticules.
Experimental study of the effect of the hydrodynamic flux on the adsorption of proteins at the surface of nanoparticles
Candidature avant le
28/02/2021
Durée
6 mois
Poursuite possible en thèse
oui
Contact
GOBEAUX Frederic
+33 1 69 08 55 21
Résumé/Summary
Lors de l’introduction de nanoparticules dans un milieu biologique, il se forme une couche de protéines adsorbées à leur surface, ce qui a pour effet de leur donner une nouvelle identité biologique qui définira leur bioactivité. L’objectif de ce projet est d’étudier l’effet du flux hydrodynamique sur cette couche de protéines et la stabilité des nanoparticules.
Upon introduction of nanoparticles in a biological medium, proteins adsorb on their surface, giving them a new biological identity that will define their bioactivity. The aim of this project is to study the effect of the hydrodynamic flow on this protein layer and on the nanoparticle stability.
Sujet détaillé/Full description
La compréhension du devenir des nanoparticules dans les milieux biologiques est cruciale pour leur utilisation dans le cadre d’applications biomédicales. Nous savons qu’après l’injection de nanoparticules in vivo, les protéines en circulation s’adsorbent à leur surface et créent une couche appelée « couronne de protéines » qui confère au nanoparticules une nouvelle identité. Cette couronne va donc dicter la biodistribution, la pharmacocinétique, l’efficacité thérapeutique et la potentielle toxicité des nanoparticules. Tandis que l’étude de la structure, de la composition et de la dynamique de formation de cette couronne de protéines a déjà motivé de nombreuses recherches, nous en savons encore peu sur les effets du flux hydrodynamique alors qu’il s’agit d’une caractéristique crucial du milieu sanguin par exemple.
Nous proposons donc de déveloper une méthodologie pour apprécier le rôle du flux et du cisaillement sur le couple nanoparticules/protéines en combinant différentes techniques analytiques. En effet, nous nous intéresserons aussi bien à la stabilité et à l’integrité des nanoparticles (à l’aide de méthodes de diffusion, de le microscopie électronique) qu’aux changements de conformations subis par les protéines (à l’aide de méthodes spectroscopiques). Quand cela sera possible, les caractérisations auront lieu in situ.
Ce projet sera mené en collaboration avec Simona Mura (Institut Galien, Faculté de Pharmacie de Chatenay Malabry and Frank Wien (Synchrotron Soleil). Il est financé par le LabEx NanoSaclay.
Nous proposons donc de déveloper une méthodologie pour apprécier le rôle du flux et du cisaillement sur le couple nanoparticules/protéines en combinant différentes techniques analytiques. En effet, nous nous intéresserons aussi bien à la stabilité et à l’integrité des nanoparticles (à l’aide de méthodes de diffusion, de le microscopie électronique) qu’aux changements de conformations subis par les protéines (à l’aide de méthodes spectroscopiques). Quand cela sera possible, les caractérisations auront lieu in situ.
Ce projet sera mené en collaboration avec Simona Mura (Institut Galien, Faculté de Pharmacie de Chatenay Malabry and Frank Wien (Synchrotron Soleil). Il est financé par le LabEx NanoSaclay.
Understanding the future of nanoparticles in biological media in of utmost importance for their potential use in biomedical applications. It is known that after in vivo administration of nanoparticles, their surface is rapidly covered by adsorbed proteins forming a so-called “corona” that strongly affects their biodistribution, pharmacokinetic, therapeutic efficacy and potential toxicity.1 While the structure and composition of this “protein corona” has already prompted a lot of research, the role of the hydrodynamic flow on the nanoparticle evolution in the presence of proteins (protein adsorption, nanoparticle aggregation or dissolution etc…) has so far received little attention although it is a key feature of blood medium.2
By combining different analytical techniques, we thus propose to develop a methodology to appreciate the effect of flow and shearing on the nanoparticles/proteins pair. Indeed, we will investigate the stability and integrity of the nanoparticles (scattering methods, cryo-TEM) as well as the conformational changes of the proteins (spectroscopic methods). When possible, these analyses will be performed in situ.
This project is carried out in collaboration with Simona Mura (Institut Galien, Faculté de Pharmacie de Chatenay Malabry and Frank Wien (Synchrotron Soleil). It is supported by the LabEx NanoSaclay.
By combining different analytical techniques, we thus propose to develop a methodology to appreciate the effect of flow and shearing on the nanoparticles/proteins pair. Indeed, we will investigate the stability and integrity of the nanoparticles (scattering methods, cryo-TEM) as well as the conformational changes of the proteins (spectroscopic methods). When possible, these analyses will be performed in situ.
This project is carried out in collaboration with Simona Mura (Institut Galien, Faculté de Pharmacie de Chatenay Malabry and Frank Wien (Synchrotron Soleil). It is supported by the LabEx NanoSaclay.
Mots clés/Keywords
physico-chimie, biophysique, nanoscience
physical-chemistry, biophysics, nanoscience
Compétences/Skills
Dichroïsme circulaire, fluorescence, diffusion des rayons X/neutrons aux petits angles
Circular dichroism, fluorescence spectroscopy, small angle x-ray/neutron scattering
Mise au point de l'analyse de mélanges complexes par RMN au moyen du parahydrogène
Candidature avant le
31/01/2021
Durée
6 mois
Poursuite possible en thèse
oui
Contact
HUBER Gaspard
+33 1 69 08 64 82
Résumé/Summary
La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN), malgré sa faible sensibilité, offre des atouts certains dans l'analyse des extraits métaboliques. L'objet de ce stage est d'appliquer à ces mélanges complexes une technique récemment découverte qui vise à augmenter drastiquement la sensibilité de la RMN.
NMR, despite its low sensitivity, is an analytical technique with definite advantages in the analysis of metabolic extracts. The object of this traineeship is to apply to these complex mixtures a recently discovered technique which aims to drastically increase the sensitivity of NMR.
Sujet détaillé/Full description
La métabolomique vise à caractériser l'ensemble des "petites molécules" (< 1500 Da) d'un échantillon biologique et repose principalement sur la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) et la résonance magnétique nucléaire (RMN). L’analyse LC-HRMS d’un unique échantillon biologique complexe permet la détection de milliers de signaux à des concentrations allant jusqu’au nanomolaire, alors que la RMN permet l’identification structurale de métabolites, mais seulement des plus abondants en raison de son manque de sensibilité. Une des méthodes connues pour augmenter drastiquement la sensibilité de la RMN emploie les propriétés particulières du parahydrogène. Le laboratoire a développé un montage d'enrichissement du dihydrogène en parahydrogène et effectué des développements méthodologiques sur son utilisation par RMN [1]. Récemment la gamme des molécules dont les signaux RMN sont sensibles à la méthode, jusque-là assez restreinte, a été étendue aux molécules possédant au moins un proton échangeable, une méthode nommée SABRE-Relay [2]. L'observation de noyaux C-13, compatible avec cette récente méthode, permet d'augmenter la résolution spectrale. L’accès à un « matériel biologique » entièrement marqué au C-13 est une opportunité permettant d'observer les noyaux C-13 par SABRE-Relay, et ainsi d'augmenter drastiquement la résolution spectrale par rapport à un spectre RMN du proton. Le laboratoire partenaire LEMM possède actuellement des échantillons d’urines de souris « marquées » au C-13 (et leurs équivalents non marqués) issus de rongeurs ayant été alimentés avec des nutriments intégralement marqués au C-13.
Le projet de recherche de M2 vise à mettre au point au laboratoire la méthode SABRE-Relay et à l'optimiser lors de son application à un jeu d'échantillons d'extraits métaboliques enrichis en isotope 13C. Cet enrichissement isotopique permet d'imaginer de nouvelles expériences de RMN pour mieux caractériser certains métabolites. Les résultats seront ensuite comparés à ceux obtenus par ailleurs par HRMS sur les mêmes échantillons.
Le stage M2 se déroulera au laboratoire structure et dynamique par résonance magnétique (LSDRM)du CEA de Saclay, en collaboration avec le laboratoire d’étude du métabolisme des médicaments (LEMM), dans le cadre d'une étude plus large conjuguant des analyses métabolomiques à base de RMN et de HRMS.
Le LSDRM est expert en développement d’approches originales pour la spectroscopie de résonance magnétique. Il développe en particulier des méthodes visant à augmenter la sensibilité de la RMN. Il est équipé de 6 spectromètres RMN de 1.0 à 11.7 T. Le LEMM s’est spécialisé dans l’analyse métabolomique depuis 2002, accumulant ainsi une expertise en terme de développement et de validation de méthodes LC-MS pour le profilage de biofluides et d'extraits tissulaires et cellulaires.
Profil du candidat
Etudiant ingénieur et/ou M2 en physico-chimie ou chimie. Spécialité chimie analytique ou physico-chimie avec un intérêt pour la RMN, l'instrumentation et les sciences expérimentales.
[1] Guduff et al. Single-Scan Diffusion-Ordered NMR Spectroscopy of SABRE-Hyperpolarized Mixtures. ChemPhysChem 2019, 20, 392–398.
[2] Iali et al. Using parahydrogen to hyperpolarize amines, amides, carboxylic acids, alcohols, phosphates, and carbonates. Sci. Adv. 2018; 4 : eaao6250
Le projet de recherche de M2 vise à mettre au point au laboratoire la méthode SABRE-Relay et à l'optimiser lors de son application à un jeu d'échantillons d'extraits métaboliques enrichis en isotope 13C. Cet enrichissement isotopique permet d'imaginer de nouvelles expériences de RMN pour mieux caractériser certains métabolites. Les résultats seront ensuite comparés à ceux obtenus par ailleurs par HRMS sur les mêmes échantillons.
Le stage M2 se déroulera au laboratoire structure et dynamique par résonance magnétique (LSDRM)du CEA de Saclay, en collaboration avec le laboratoire d’étude du métabolisme des médicaments (LEMM), dans le cadre d'une étude plus large conjuguant des analyses métabolomiques à base de RMN et de HRMS.
Le LSDRM est expert en développement d’approches originales pour la spectroscopie de résonance magnétique. Il développe en particulier des méthodes visant à augmenter la sensibilité de la RMN. Il est équipé de 6 spectromètres RMN de 1.0 à 11.7 T. Le LEMM s’est spécialisé dans l’analyse métabolomique depuis 2002, accumulant ainsi une expertise en terme de développement et de validation de méthodes LC-MS pour le profilage de biofluides et d'extraits tissulaires et cellulaires.
Profil du candidat
Etudiant ingénieur et/ou M2 en physico-chimie ou chimie. Spécialité chimie analytique ou physico-chimie avec un intérêt pour la RMN, l'instrumentation et les sciences expérimentales.
[1] Guduff et al. Single-Scan Diffusion-Ordered NMR Spectroscopy of SABRE-Hyperpolarized Mixtures. ChemPhysChem 2019, 20, 392–398.
[2] Iali et al. Using parahydrogen to hyperpolarize amines, amides, carboxylic acids, alcohols, phosphates, and carbonates. Sci. Adv. 2018; 4 : eaao6250
Metabolomics aims to characterize all the "small molecules" (less than 1500 Da) of a biological sample and is based mainly on high resolution mass spectrometry (HRMS) and nuclear magnetic resonance (NMR). LC-HRMS analysis of a single complex biological sample allows the detection of thousands of signals at concentrations down to nanomolar, while NMR allows structural identification of metabolites, but only the most abundant due to the lack of sensitivity of NMR. One of the known methods to drastically increase the sensitivity of NMR employs the particular properties of parahydrogen. The laboratory has developed an assembly for enriching dihydrogen in parahydrogen and carried out methodological developments on its use by NMR [1]. Recently the range of molecules whose NMR signals are sensitive to the method has been extended to molecules possessing at least one exchangeable proton, a method called SABRE-Relay [2]. The observation of C-13 nuclei, compatible with this recent method, makes it possible to increase the spectral resolution. Access to "biological material" fully labeled with C-13 is an opportunity to observe C-13 nuclei by SABRE-Relay, and thus to drastically increase the spectral resolution compared to a proton NMR spectrum. LSDRM starts a collaboration with LEMM which owns urine samples from mice labeled with C-13 (and their unlabeled, C-12, equivalents) from rodents that have been fed with nutrients fully labeled with C-13.
The M2 research project aims to develop the SABRE-Relay method in the laboratory and to optimize it during its application to a set of samples of metabolic extracts enriched in the isotope 13C. This isotopic enrichment makes it possible to imagine new NMR experiments to better characterize some metabolites. The results will then be compared with those obtained by others at LEMM by HRMS on the same samples.
The M2 internship will take place in the laboratoire structure et dynamique par résonance magnétique (LSDRM) of the CEA, at Saclay, in collaboration with the laboratory for the study of drug metabolism (laboratoire d’étude du métabolisme des médicaments, LEMM) taking part of a larger study combining metabolomic analyzes based on NMR and HRMS.
LSDRM is an expert in developing novel approaches to magnetic resonance spectroscopy, in particular in the field of methods aiming at increasing the sensitivity of NMR. LSDRM is equipped with 6 NMR spectrometers from 1.0 to 11.7 T. LEMM is specialized in metabolomic analysis since 2002. LEMM has accumulated expertise in the development and validation of LC-MS methods for profiling tissue and cell extracts, and biofluids.
Profile of the candidate
Engineer and/or M2 student in physico-chemistry or chemistry. Specialty in analytical chemistry or physico-chemistry with an interest in NMR, instrumentation and experimental sciences.
[1] Guduff et al. Single-Scan Diffusion-Ordered NMR Spectroscopy of SABRE-Hyperpolarized Mixtures. ChemPhysChem 2019, 20, 392–398.
[2] Iali et al. Using parahydrogen to hyperpolarize amines, amides, carboxylic acids, alcohols, phosphates, and carbonates. Sci. Adv. 2018; 4 : eaao6250
The M2 research project aims to develop the SABRE-Relay method in the laboratory and to optimize it during its application to a set of samples of metabolic extracts enriched in the isotope 13C. This isotopic enrichment makes it possible to imagine new NMR experiments to better characterize some metabolites. The results will then be compared with those obtained by others at LEMM by HRMS on the same samples.
The M2 internship will take place in the laboratoire structure et dynamique par résonance magnétique (LSDRM) of the CEA, at Saclay, in collaboration with the laboratory for the study of drug metabolism (laboratoire d’étude du métabolisme des médicaments, LEMM) taking part of a larger study combining metabolomic analyzes based on NMR and HRMS.
LSDRM is an expert in developing novel approaches to magnetic resonance spectroscopy, in particular in the field of methods aiming at increasing the sensitivity of NMR. LSDRM is equipped with 6 NMR spectrometers from 1.0 to 11.7 T. LEMM is specialized in metabolomic analysis since 2002. LEMM has accumulated expertise in the development and validation of LC-MS methods for profiling tissue and cell extracts, and biofluids.
Profile of the candidate
Engineer and/or M2 student in physico-chemistry or chemistry. Specialty in analytical chemistry or physico-chemistry with an interest in NMR, instrumentation and experimental sciences.
[1] Guduff et al. Single-Scan Diffusion-Ordered NMR Spectroscopy of SABRE-Hyperpolarized Mixtures. ChemPhysChem 2019, 20, 392–398.
[2] Iali et al. Using parahydrogen to hyperpolarize amines, amides, carboxylic acids, alcohols, phosphates, and carbonates. Sci. Adv. 2018; 4 : eaao6250
Mots clés/Keywords
Instrumentation, Hyperpolarisation, Manipulation de gaz
Instrumentation, Hyperpolarization, Gas handling
Compétences/Skills
Résonance Magnétique Nucléaire
Nuclear Magnetic Resonance
Logiciels
Topspin
Nano-objets polymères et hybrides sous irradiation
Polymer and hybrid nano-objects under irradiation
Candidature avant le
30/06/2021
Durée
6 mois
Poursuite possible en thèse
oui
Contact
CARROT Géraldine - RENAULT Jean-Philippe
+33 1 69 08 41 47
Autre lien
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).
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).
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 2021. Merci de prendre garde au délai de traitement des dossiers et de prendre contact au plus tôt avec les responsables.
Le stage pourra commencer dès le premier trimestre 2021. 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
Nanogouttes minérales: étude d'impact pour la séparation de terres rares
Mineral nanodroplets: impact study for rare-earth separation
Candidature avant le
30/04/2021
Durée
6 mois
Poursuite possible en thèse
oui
Contact
CARRIERE David
+33 1 69 08 54 89
Résumé/Summary
Nous avons découvert un mécanisme de précipitation exotique intervenant dans certains procédés de recyclage de terres rares. L'objectif de ce stage est d'en évaluer l'imapact sur les procédés existants, et son intérêt pour de nouvelles approches.
We have unveiled an exotic precipitation mechanism involved in some recycling processes of rare-earth elements. The goal of the internship is to evaluate its impact on existing processes, and its potential for new approaches.
Sujet détaillé/Full description
Notre «économie verte» (photovoltaïque, batteries au lithium) repose en grande partie sur les terres rares (TR); mais leur extraction soulève de lourdes préoccupations écologiques et leur recyclage reste rare. Tout progrès dans les processus de séparation et de précipitation profitera à l'équilibre environnemental mondial.
Dans ce contexte, nous avons mis en évidence la formation spontanée de «nanogouttelettes minérales» lors de la coprécipitation d'ions cérium par l'acide oxalique dans l'eau, étape clé dans certains processus de récupération des TR. Les nanogouttelettes minérales sont constituées d'un liquide riche en réactif qui se transforme en cristaux d'oxalate de cérium après plusieurs dizaines de secondes. Cette nanophase récemment dévouverte au laboratoire reste ignorée dans les processus actuels de séparation et de récupération.
L'objectif de ce stage est d'évaluer l'impact des nanogouttelettes minérales sur les processus existants, et d'explorer son potentiel pour des voies alternatives: i) évaluer leur sensibilité aux paramètres physico-chimiques pertinents pour les applications, ii) confrimer / infirmer leur existence dans un contexte plus large une variété de terres rares, et iii) évaluer leur mouillage avec des surfaces d'hydrophobicité et de tailles de pores variables (nm-µm).
Dans ce contexte, nous avons mis en évidence la formation spontanée de «nanogouttelettes minérales» lors de la coprécipitation d'ions cérium par l'acide oxalique dans l'eau, étape clé dans certains processus de récupération des TR. Les nanogouttelettes minérales sont constituées d'un liquide riche en réactif qui se transforme en cristaux d'oxalate de cérium après plusieurs dizaines de secondes. Cette nanophase récemment dévouverte au laboratoire reste ignorée dans les processus actuels de séparation et de récupération.
L'objectif de ce stage est d'évaluer l'impact des nanogouttelettes minérales sur les processus existants, et d'explorer son potentiel pour des voies alternatives: i) évaluer leur sensibilité aux paramètres physico-chimiques pertinents pour les applications, ii) confrimer / infirmer leur existence dans un contexte plus large une variété de terres rares, et iii) évaluer leur mouillage avec des surfaces d'hydrophobicité et de tailles de pores variables (nm-µm).
Our “green economy” (photovoltaics, lithium batteries) largely relies on the rare-earth (RE) elements; but their extraction raises heavy ecological concerns, and their recycling is scarce. Any progress in the separation and precipitation processes will benefit the global environmental balance.
In this context, we evidenced the spontaneous formation of “mineral nanodroplets” during the co-precipitation of cerium ions by oxalic acid in water, a key step in some recovery process of RE. The mineral nanodroplets consist in a reactant-rich liquid that convert into the cerium oxalate crystals after several tens of seconds. This newly reported nanophase is ignored in the current separation and recovery processes.
The aim of this internship is to evaluate the impact of the mineral nanodroplets on existing processes, and explore its potential for alternative routes: i) assess their sensitivity towards physico-chemical parameters relevant to applications, ii) prove / disprove their existence in a broader variety of rare-earths, and iii) assess their wetting with surfaces of varying hydrophobicity and pore sizes (nm-µm).
In this context, we evidenced the spontaneous formation of “mineral nanodroplets” during the co-precipitation of cerium ions by oxalic acid in water, a key step in some recovery process of RE. The mineral nanodroplets consist in a reactant-rich liquid that convert into the cerium oxalate crystals after several tens of seconds. This newly reported nanophase is ignored in the current separation and recovery processes.
The aim of this internship is to evaluate the impact of the mineral nanodroplets on existing processes, and explore its potential for alternative routes: i) assess their sensitivity towards physico-chemical parameters relevant to applications, ii) prove / disprove their existence in a broader variety of rare-earths, and iii) assess their wetting with surfaces of varying hydrophobicity and pore sizes (nm-µm).
Mots clés/Keywords
Séparation des terres rares, co-précipitation, nucléation non-classique, diffusion des rayons X, cro-microscopie, luminescence
Rare-earth separation, co-precipitation, non-classical nucleation, X-ray scattering, cryo-microscopy, luminescence
Compétences/Skills
Chimie des solutions, cryo-microscopie en transmission, spectroscopie de luminescence, diffusion des rayons X en laboratoire et synchrotron
Solution chemistry, cryo-electron transmission microscopy, luminescence spectroscopy, small-angle X-ray scattering in lab and synchrotron
Logiciels
Python
Nanostructures à base de porphyrines
Porphyrin-based nanostructures
Candidature avant le
16/04/2021
Durée
5 mois
Poursuite possible en thèse
oui
Contact
CAMPIDELLI Stéphane
+33 1 69 08 51 34/23 77
Résumé/Summary
Le terme graphène regroupe toute une famille de matériau. Dans ce projet, nous proposons de construire par des méthodes synthèses organiques des nanoparticules de graphène qui ont un intérêt fondamental pour la photoluminescence, par exemple, et qui peuvent servir de brique de base pour la réalisation de graphène de synthèse.
Sujet détaillé/Full description
Le but de ce projet est de synthétiser de nouvelles molécules à base de porphyrines pour la fabrication de nanostructures mono- et bidimensionnelles. Les porphyrines sont des macrocycles tetrapyrroliques aromatiques ; les dérivés de porphyrines sont des briques essentielles du vivant, notamment pour le transport d’oxygène, pour les réactions d’oxydation et également pour la photosynthèse. Au-delà de cette importance dans le domaine du vivant, les propriétés optiques et électroniques des porphyrines en font un des matériaux les plus étudiés pour la conversion d’énergie, la catalyse, l’optique/optoélectronique et la médecine.
D’autre part, à cause de leur structure et de la grande versatilité de leur synthèse, les porphyrines meso-substituées ont permis la formation d’un large éventail de nanostructures covalentes ou supramoléculaires.[1-5] Dans ce contexte, au cours de ce stage nous proposons de synthétiser des dérivés de porphyrines contenant des groupements PAHs (hydrocarbures aromatiques polycycliques)[6] pouvant conduire à des porphyrines pi-étendues et/ou des nanostructures mono- et bidimensionnelles.[7] Avec ces assemblages, nous visons à exploiter les propriétés optiques et optoélectroniques des porphyrines. Ce projet rassemble plusieurs partenaires possédant des expertises complémentaires en chimie (CEA-Saclay) et en microscopie à effet tunnel (ISMO-Univ. Paris-Sud et IM2NP/CINaM à Marseille). Pour ce projet le/la candidat(e) devra posséder une solide formation en chimie organique. Le projet sera réalisé en collaboration avec des physiciens ; le/la candidat(e) doit également avoir un goût prononcé pour le travail multidisciplinaire.
Références :
1. S. Mohnani and D. Bonifazi, Coord.Chem.Rev., 2010, 254, 2342-2362.
2. N. Aratani and A. Osuka, Bull.Chem.Soc.Jpn, 2015, 88, 1-27.
3. R. Haver and H. L. Anderson, Helv.Chim.Acta, 2019, 102, e1800211.
4. L. Grill, M. Dyer, L. Lafferentz, M. Persson, M. V. Peters and S. Hecht, Nat.Nanotechnol., 2007, 2, 687-691.
5. J. Otsuki, Coord.Chem.Rev., 2010, 254, 2311-2341.
6. J. Pijeat, Y. J. Dappe, P. Thuéry and S. Campidelli, Org.Biomol.Chem., 2018, 16, 8106-8114.
7. N. Kalashnyk, M. Daher Mansour, J. Pijeat, R. Plamont, X. Bouju, T. S. Balaban, S. Campidelli, L. Masson and S. Clair, J. Phys. Chem. C, 2020, doi : 10.1021/acs.jpcc.0c05908.
D’autre part, à cause de leur structure et de la grande versatilité de leur synthèse, les porphyrines meso-substituées ont permis la formation d’un large éventail de nanostructures covalentes ou supramoléculaires.[1-5] Dans ce contexte, au cours de ce stage nous proposons de synthétiser des dérivés de porphyrines contenant des groupements PAHs (hydrocarbures aromatiques polycycliques)[6] pouvant conduire à des porphyrines pi-étendues et/ou des nanostructures mono- et bidimensionnelles.[7] Avec ces assemblages, nous visons à exploiter les propriétés optiques et optoélectroniques des porphyrines. Ce projet rassemble plusieurs partenaires possédant des expertises complémentaires en chimie (CEA-Saclay) et en microscopie à effet tunnel (ISMO-Univ. Paris-Sud et IM2NP/CINaM à Marseille). Pour ce projet le/la candidat(e) devra posséder une solide formation en chimie organique. Le projet sera réalisé en collaboration avec des physiciens ; le/la candidat(e) doit également avoir un goût prononcé pour le travail multidisciplinaire.
Références :
1. S. Mohnani and D. Bonifazi, Coord.Chem.Rev., 2010, 254, 2342-2362.
2. N. Aratani and A. Osuka, Bull.Chem.Soc.Jpn, 2015, 88, 1-27.
3. R. Haver and H. L. Anderson, Helv.Chim.Acta, 2019, 102, e1800211.
4. L. Grill, M. Dyer, L. Lafferentz, M. Persson, M. V. Peters and S. Hecht, Nat.Nanotechnol., 2007, 2, 687-691.
5. J. Otsuki, Coord.Chem.Rev., 2010, 254, 2311-2341.
6. J. Pijeat, Y. J. Dappe, P. Thuéry and S. Campidelli, Org.Biomol.Chem., 2018, 16, 8106-8114.
7. N. Kalashnyk, M. Daher Mansour, J. Pijeat, R. Plamont, X. Bouju, T. S. Balaban, S. Campidelli, L. Masson and S. Clair, J. Phys. Chem. C, 2020, doi : 10.1021/acs.jpcc.0c05908.
Compétences/Skills
Synthèse organique, RMN, spectrométrie de masse.
Surfaces polymères bactériostatiques
Bacteriostatic polymer surfaces
Candidature avant le
30/04/2021
Durée
6 mois
Poursuite possible en thèse
oui
Contact
CARROT Géraldine
+33 1 69 08 41 47
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.
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.
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 l’emballage alimentaire, la purification de l’eau, 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). Une des stratégies consiste à incorporer des polymères bactériostatiques dans la matrice polymère. L'objectif de ce stage est donc de former des copolymères blocs dont l'un des bloc sera le polymère bactériostatique et de préparer des particules greffées avec des chaînes de ce polymère. Les deux composés seront destinés ensuite à être mélangés avec la matrice polymère afin de former des films composites (extrusion). Après la caractérisation des polymères (chromatographie d'exclusion stérique, RMN), des particules (TGA) et des surfaces (FTIR, XPS, goniomètre), des études microbiologiques seront menées avec notre équipe partenaire AgroParisTech.
Nous recherchons pour ce stage, un étudiant M2 motivé qui possède une solide formation en chimie et caractérisation des polymères et des connaissances en mise en œuvre des plastiques et/ou en sciences des surfaces (caractérisation).
Nous recherchons pour ce stage, un étudiant M2 motivé qui possède une solide formation en chimie et caractérisation des polymères et des connaissances en mise en œuvre des plastiques et/ou en sciences des surfaces (caractérisation).
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 ...). One of the strategies is to incorporate bacteriostatic polymers into the polymer matrix. The objective is therefore to form block copolymers, with one block that will be the bacteriostatic polymer and to prepare particles grafted with chains of this polymer. The two compounds will then be mixed to the polymer matrix in order to form composite films. After the characterization of polymers (size exclusion chromatography, NMR), particles (TGA) and surfaces (FTIR, XPS, goniometer), microbiological studies will be conducted with our partner team AgroParisTech.
We are looking for this internship, a motivated M2 student who has a solid background in chemistry and polymer characterization and knowledge in surface science (characterization).
We are looking for this internship, a motivated M2 student who has a solid background in chemistry and polymer characterization and knowledge in surface science (characterization).
Mots clés/Keywords
Chimie des polymères, fonctionnalisation de surface
Polymer chemistry, surface fonctionnalisation
Compétences/Skills
Synthèse (co)polymères, FTIR, chromatographie d'exclusion stérique (CES), angle de contact, microscopie, profilométrie, XPS
Polymer chemistry, FTIR, size-exclusion chromatography, contact angle, microscopy, profilometry, XPS
Synthèse et propriétés optiques de nanoparticules de graphène
Synthesis and optical properties of graphene nanoparticles
Candidature avant le
16/04/2021
Durée
5 mois
Poursuite possible en thèse
oui
Contact
CAMPIDELLI Stéphane
+33 1 69 08 51 34/23 77
Résumé/Summary
Le terme graphène regroupe toute une famille de matériau. Dans ce projet, nous proposons de construire par des méthodes synthèses organiques des nanoparticules de graphène qui ont un intérêt fondamental pour la photoluminescence, par exemple, et qui peuvent servir de brique de base pour la réalisation de graphène de synthèse.
Sujet détaillé/Full description
Le graphène est un matériau bidimensionnel issu, à l'origine, du graphite. Depuis sa découverte qui a valu le Prix Nobel de Physique à Geim et Novoselov en 2010, le graphène a provoqué l'engouement de la communauté scientifique. Le graphène possède des propriétés optiques, électroniques et mécaniques exceptionnelles qui en font un matériau de choix pour de très nombreuses applications : électronique/optoélectronique rapide et flexible, électrode ou matériau actif dans le domaine des énergies renouvelables (photovoltaïque, fuel cells) ou pour les composites.
De nos jours le terme graphène regroupe toute une famille de matériau : graphène obtenu par exfoliation du graphite, graphène produit par "Chemical Vapor Deposition" (croissance sur un catalyseur à partir de la décomposition d'un dérivé carboné), oxyde de graphène ou nanoparticules et rubans de graphène synthétisé grâce à des procédés de chimie organique. Ces matériaux possèdent des propriétés légèrement différentes et le matériau choisi dépendra de l'application finale.
Le LICSEN (CEA-Saclay) a débuté une collaboration avec le Laboratoire Aimé Cotton (LAC) (ENS Paris-Saclay - Université Paris-Sud) qui visait à étudier les propriétés optiques des particules de graphène synthétisées via l’approche « bottom-up ». La synthèse des motifs graphéniques est basée sur la condensation de molécules polyaromatiques.[1;2] Les nanoparticules de graphène se sont avérées très prometteuses car nous avons pu observer l’émission de photons uniques à température ambiante.[3] Au cours de ce stage de Master, nous proposons de synthétiser d’autres familles de nanoparticules de graphène et d'étudier leurs propriétés optiques ainsi que les relations structures/propriétés.
Ce stage demande une formation de chimiste organicien. Le stage s'effectuera au LICSEN. Le/la candidate devra avoir un gout prononcé pour le travail interdisciplinaire et aimer relever des défis.
Postuler par e-mail, CV et lettre de motivation à :
stephane.campidelli@cea.fr
Références:
[1.] Z. Tomovic, M. D. Watson, K. Müllen, Angew.Chem., Int.Ed. 2004, 43, 755-758.
[2.] A. Narita, X. Y. Wang, X. Feng, K. Müllen, Chem.Soc.Rev. 2015, 44, 6616-6643.
[3.] S. Zhao, J. Lavie, L. Rondin, L. Orcin-Chaix, C. Diederichs, P. Roussignol, Y. Chassagneux, C. Voisin, K. Müllen, A. Narita, S. Campidelli, J.-S. Lauret, Nat.Commun. 2018, 9, 3470.
De nos jours le terme graphène regroupe toute une famille de matériau : graphène obtenu par exfoliation du graphite, graphène produit par "Chemical Vapor Deposition" (croissance sur un catalyseur à partir de la décomposition d'un dérivé carboné), oxyde de graphène ou nanoparticules et rubans de graphène synthétisé grâce à des procédés de chimie organique. Ces matériaux possèdent des propriétés légèrement différentes et le matériau choisi dépendra de l'application finale.
Le LICSEN (CEA-Saclay) a débuté une collaboration avec le Laboratoire Aimé Cotton (LAC) (ENS Paris-Saclay - Université Paris-Sud) qui visait à étudier les propriétés optiques des particules de graphène synthétisées via l’approche « bottom-up ». La synthèse des motifs graphéniques est basée sur la condensation de molécules polyaromatiques.[1;2] Les nanoparticules de graphène se sont avérées très prometteuses car nous avons pu observer l’émission de photons uniques à température ambiante.[3] Au cours de ce stage de Master, nous proposons de synthétiser d’autres familles de nanoparticules de graphène et d'étudier leurs propriétés optiques ainsi que les relations structures/propriétés.
Ce stage demande une formation de chimiste organicien. Le stage s'effectuera au LICSEN. Le/la candidate devra avoir un gout prononcé pour le travail interdisciplinaire et aimer relever des défis.
Postuler par e-mail, CV et lettre de motivation à :
stephane.campidelli@cea.fr
Références:
[1.] Z. Tomovic, M. D. Watson, K. Müllen, Angew.Chem., Int.Ed. 2004, 43, 755-758.
[2.] A. Narita, X. Y. Wang, X. Feng, K. Müllen, Chem.Soc.Rev. 2015, 44, 6616-6643.
[3.] S. Zhao, J. Lavie, L. Rondin, L. Orcin-Chaix, C. Diederichs, P. Roussignol, Y. Chassagneux, C. Voisin, K. Müllen, A. Narita, S. Campidelli, J.-S. Lauret, Nat.Commun. 2018, 9, 3470.
Compétences/Skills
Synthèse organique, RMN, spectrométrie de masse.
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