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Fabrication et caractérisation de couches de diffusion de gaz pour les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC)

Spécialité

Chimie des matériaux

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

21/01/2022

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

JOUSSELME Bruno
+33 1 69 08 91 91

Résumé/Summary
Sujet détaillé/Full description
Le développement à grande échelle des piles à combustible pour les applications dans les transports est une nécessité en vue de diminuer les quantités d'émissions de dioxyde de carbone. En effet, l'oxydation de l'eau (à l'anode) et la réduction de l'oxygène (à la cathode) conduit à une production d'électricité qui peut être utilisée pour la motorisation d'un véhicule tout en ne produisant que de l'eau comme produit secondaire. Cependant, le déploiement à grande échelle nécessite encore d'intenses travaux de recherche autant sur les matériaux que sur leur mise en forme et la structuration des électrodes de la cellule.

Les performances des PEFMC sont étroitement liées au transport multiphase de masse (gaz : oxygène ou hydrogène et liquide : eau), de chaleur et d'électricité dans les constituants de la cellule, dont un élément critique est la couche de diffusion de gaz (GDL). Ces propriétés de transport dépendent directement des caractéristiques mécaniques, morphologiques, microstructurales et physiques de la GDL, qui sont à leur tour contrôlées par les matériaux la constituant et ses paramètres de conception.

Le but de ce stage est de fabriquer et tester de nouvelles architectures de GDLs dont une partie sera fabriquée par impression 3D. L'impression devrait permettre d'apporter de la structuration et faciliter le transport des gaz dans le dispositif. L'objectif à terme sera donc de montrer la viabilité de cette approche.

Les nouvelles architectures, que nous souhaitons développer au cours de ce travail, nécessiteront donc la fabrication de couches minces par des techniques de dépôts à grande échelle et industrialisables, la formulation d'encres à base de carbone pour la formation de couches microporeuses, l'assemblage des différents constituants pour former la pile à combustible et les caractérisations électriques afin de déterminer les performances des PEMFC comportant les nouvelles GDLs. Des caractérisations morphologiques seront aussi réalisées.
Mots clés/Keywords
Electrochimie
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Nano-objets hybrides pour la radiothérapie
Nano-objets hybrides pour la radiothérapie

Spécialité

CHIMIE

Niveau d'étude

Bac+4/5

Formation

Ingenieur/Master

Unité d'accueil

Candidature avant le

30/04/2022

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

CARROT Géraldine - RENAULT Jean-Philippe
+33 1 69 08 41 47

Résumé/Summary
Stage M1 ou M2 :
Le projet consiste à synthétiser et à caractériser des nanoparticules métalliques (effet radiosensibilisant) avec une couronne polymère. La nature de la couronne sera modifiée de manière à optimiser l'internalisation des nano-objets et/ou de pouvoir y greffer des molécules d'intérêt.
M1 or M2 level internship:
The project consists in the synthesis and the characterization of metallic nanoparticles (radiosensitizing effect) with a polymer corona. The nature of the corona will be modified in order to optimize the internalization of the nano-objects and/or to be able to graft molecules of interest thereon.
Sujet détaillé/Full description
Dans le domaine du traitement du cancer par radiothérapie, l'effet des nanoparticules (NPs) métalliques est étudié pour leur effet radio-amplificateur (qui permet d'augmenter localement l'effet du rayonnement). On peut ainsi envisager d'éradiquer des tumeurs résistantes à la radiothérapie, tout en épargnant les tissus sains.

Le projet de stage consiste à synthétiser et à caractériser des nanoparticules inorganiques greffées d'une couronne de polymères. Cette couronne confère une meilleure stabilité aux nano-objets dans les milieux biologiques mais aussi, selon le type de polymère greffé, une internalisation plus ou moins rapide et efficace dans les cellules, tout en conservant les propriétés radioamplificatrices des cœurs inorganiques. Enfin, la présence de cette couronne polymère permet également d'envisager des greffages d'agents de contraste pour l'imagerie médicale et également de protéines, de principes actifs, ou de marqueurs fluorescents.

Nous chercherons donc à synthétiser toute une librairie de nano-objets avec des couronnes polymères leur conférant diverses propriétés de surface et/ou biologiques. Ce projet inclue également une part importante de caractérisations physico-chimiques et de tests biologiques en présence ou non d'irradiations. Ce travail se fera en étroite collaboration avec un autre Laboratoire de l'Université Paris Saclay, spécialisé dans l'étude des propriétés radiosensibilisantes des nano-objets.
Nous recherchons pour ce stage, un étudiant ingénieur motivé qui possède une solide formation en chimie des polymères et dans les techniques de caractérisation associées (RMN, SEC, etc...) Un intérêt fort pour la biologie (culture cellulaire) et/ou pour les techniques plus poussées telles que microscopie (TEM) ou diffusion (lumière, neutrons...) sera également apprécié. Une poursuite en thèse est possible.
The internship project consists of the synthesis and the characterization of inorganic nanoparticles grafted with a polymer corona. This corona confers better stability to the nano-objects in biological media but also, depending on the type of grafted polymer, more or less efficient internalization in cells, while maintaining the radioamplifying properties of inorganic cores. Finally, the presence of this polymer corona also makes it possible to envisage grafting of contrast agents for medical imaging and also of proteins, active drugs, or fluorescent markers.

Our objective will be therefore to synthesize a whole library of nano-objects with different polymer corona giving them various surface and/or biological properties. This project also includes an important part of physicochemical characterizations and biological tests in the presence or not of irradiation. This work will be done in close collaboration with another Laboratory of the University of Paris Saclay, specialized in the study of the radiosensitizing properties of nano-objects.

For this internship, we are looking for a motivated engineering student who has a solid background in polymer chemistry and associated characterization techniques (NMR, SEC, etc.). A strong interest in biology (cell culture) and / or more advanced techniques such as microscopy (TEM) or diffusion (light, neutrons, etc.) will also be appreciated. A thesis continuation is possible.
Mots clés/Keywords
Chimie des matériaux, Polymères, Organique/ inorganique, Nano-objets
Materials chemistry, Polymers, Organic/ Inorganic, Nano-objects
Compétences/Skills
Synthèses polymères, Chimie organique, Chromatographie d'exclusion stérique (GPC), Spectroscopie UV et FTIR, Thermogravimétrie (TGA), Diffusion de la Lumière.
Polymer synthesis, organic chemistry, SEC, UV and FTIR spectroscopies, TGA, light scattering, etc...
Logiciels
Excel, Origin
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Nanostructures à base de porphyrines
Porphyrin-based nanostructures

Spécialité

Chimie organique

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

31/03/2022

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

CAMPIDELLI Stéphane
+33 1 69 08 51 34

Résumé/Summary
Les porphyrines sont des macrocycles tetrapyrroliques aromatiques qui présentent une grande diversité de propriétés optiques, opto-électroniques et électrochimiques. Le but de ce projet est de synthétiser de nouveaux matériaux à base de porphyrines pour tirer partie de ces propriétés.
Porphyrins are aromatic tetrapyrrolic macrocycles that exhibit a wide range of optical, optoelectronic and electrochemical properties. The aim of this project is to synthesize new materials based on porphyrins to take advantage of these properties.
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.[7,8] 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. Synthesis and Suzuki–Miyaura cross coupling reactions for post-synthetic modification of a tetrabromo-anthracenyl porphyrin
J. Pijeat, Y. J. Dappe, P. Thuéry and S. Campidelli, Org.Biomol.Chem., 2018, 16, 8106-8114.
7. Edge-on self-assembly of tetra-bromoanthracenyl-porphyrin on silver surfaces
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, 124, 40, 22137–22142.
8. J. Pijeat, L. Chaussy, R. Simoës, J. Isopi, J.-S. Lauret, F. Paolucci, M. Marcaccio and S. Campidelli, ChemOpen, 2021.
Compétences/Skills
Synthèse organique, RMN, spectrométrie de masse.
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Récupération des métaux par voie électrochimique
Electrochemical metal recovery

Spécialité

Électrochimie

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

25/02/2022

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

GABRIEL Jean-Christophe
+33 6 76 04 35 59

Résumé/Summary
La méthode d'électrodéposition est largement appliquée en industrie pour récupérer les métaux des déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEE). L'objectif principal de ce stage de recherche est de démontrer une approche électrochimique viable de récupération des métaux en milieu non aqueux.
The electrodeposition is widely applied in industry to recover metals from waste electrical and electronic equipment (WEEE). The main objective of this research internship is to demonstrate a viable electrochemical approach to recover metals in a non-aqueous environment.
Sujet détaillé/Full description
Le recyclage des déchets d'équipements électriques et électroniques retient de plus en plus l'attention, en raison de la présence de métaux précieux ou de métaux stratégiques, et du manque accru de ressources minérales naturelles. La récupération de ces métaux est donc devenue un axe de recherche prioritaire.

Suite à la collecte, au tri et aux traitements physiques ou/et chimiques des déchets, les métaux dans les déchets sont sous forme des cations métalliques. Ces derniers sont purifiés et concentrés par extraction (via l'usage de molécules extractantes permettant la formation de complexes).

En industrie, l'électrodéposition est une technique bien développée pour produire des revêtements métalliques sur une surface conductrice en utilisant un courant appliqué.

Le but de stage est d'aider à établir une approche permettant la récupération des métaux sous forme métallique par voie électrochimique. Cette récupération doit pouvoir être faite en milieu non aqueux, de façon sélective, et la récupération les molécules extractantes est primordiale (pour permettre leur réutilisation).

Nous cherchons pour ce stage un/une étudiant(e) en Master 2 motivé(e) et rigoureux(se), qui possède impérativement une solide formation en électrochimie. Préférentiellement, il/elle devra également avoir des connaissances en ingénierie chimique (extraction liquide-liquide). Le sujet faisant partie d'un projet à l'international (France et Singapore), un excellent niveau d'anglais est requis.

Pour candidater, veuillez envoyer un CV et une lettre de motivation au Dr. Jean-Christophe Gabriel jean-christophe.gabriel@cea.fr et Yuemin Deng yuemin.deng@cea.fr
E-waste recycling has lately attracted more attention due to the presence of precious and strategic metals, in a context where the lack of natural mineral resources has been growing. Metal recovery from e-waste has therefore become a priority over metal mining.

Following the collection, sorting and physical or/and chemical treatments, the metals from e-waste are in their cationic forms. During a liquid-liquid extraction process, the metallic cations are complexed with chelating molecules, which were prior synthetized.

Electrochemical methods such as electrodeposition or electroplating have been extensively used in the metal recovery industry. Electrodeposition is a well-established technology to produce metallic coatings on conducting surface using an applied current.

The aim of this internship is to help to establish an approach allowing the recovery of desired metals using electrochemical methods (reduction). The recovery of the chelating molecules is also a priority, due to the intention of using them again.
For this internship, we are looking for a motivated and rigorous student completing their last year of Master, who has a solid background in electrochemistry. Ideally, the student should also have knowledge of chemical engineering (liquid-liquid extraction). The subject is part of an international scientific project between France and Singapore, therefore an excellent level of English is required.

To apply, please send a CV and a cover letter to Dr. Jean-Christophe Gabriel jean-christophe.gabriel@cea.fr and Yuemin Deng yuemin.deng@cea.fr
Mots clés/Keywords
Génie chimique; extraction liquide-liquide; mécanique
Chemical Engineering; liquid-liquid extraction; mechanics
Compétences/Skills
Potentiostat; Microscopie; Synthèse; XRF; ICP; AFM, SEM, DRX
Potentiostat; microscopy; synthesis; XRF; ICP; AFM, SEM, DRX
Logiciels
MS Office; Python/labview is a plus
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Surfaces polymères bactériostatiques
Bacteriostatic polymer surfaces

Spécialité

CHIMIE

Niveau d'étude

Bac+4/5

Formation

Ingenieur/Master

Unité d'accueil

Candidature avant le

01/10/2022

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.
M1 or M2 level internship:
This project consists in the synthesis and the surface grafting of bacteriostatic polymers. The objective is to incorporate these polymers as a layer or a copolymer inside polyethylene films (main materials of food films). In addition to chemistry, both polymers and surfaces will be characterized by several analytical techniques (NMR, FTIR, XPS, microscopy, contact angles ...) before being studied in microbiology. This project will be performed at CEA ( Laboratory LICSEN/NIMBE) for the synthesis and surface chemistry part, in collaboration with INRA-AgroParisTech (Laboratory B2HM) for the characterization and microbiological tests. This project has an industrial support and may continue with a PhD thesis.


Sujet détaillé/Full description
Les infections microbiennes sont une des grandes préoccupations de nombreuses applications commerciales comme l'emballage alimentaire, la purification de l'eau, les équipements médicaux. La stratégie choisie est basée sur l'utilisation de polymères bactériostatiques que nous cherchons à incorporer dans des matériaux soit via le greffage chimique, les dépôts (impression) ou le mélange par extrusion. L'objectif de ce stage est donc de former des polymères ou des copolymères afin de faciliter cette incorporation. Les 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)
Microbial infections are a major concern for many commercial applications such as textiles, food packaging, water purification or medical equipment. The strategy we have chosen is based on the use of bacteriostatic polymers that we seek to incorporate into materials either via chemical grafting, deposits (printing) or mixing by extrusion. The objective of this course is therefore to form polymers or block copolymers in order to facilitate this incorporation. The compounds will then be intended to be mixed with the polymer matrix in order to form composite films (extrusion). 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).
Mots clés/Keywords
Chimie des polymères, fonctionnalisation de surface, chimie analytique, plasturgie
Polymer chemistry, surface fonctionnalisation, analytical chemistry, plastics
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
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Synthèse et étude des propriétés optoélectroniques de nanomatériaux semiconducteurs bidimensionnels
Synthesis and study of the optoelectronic properties of two-dimensional semiconductor nanomaterials

Spécialité

Physique des matériaux

Niveau d'étude

Bac+4/5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

31/03/2022

Durée

5 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

DERYCKE Vincent
+33 1 69 08 55 65

Résumé/Summary
L'étudiant(e) aura pour mission de synthétiser, de caractériser puis d'intégrer dans des dispositifs optoélectroniques, des matériaux semi-conducteurs bidimensionnels (d'épaisseur <1 nm). Ces matériaux seront des monocouches de MoS2, de WS2 et/ou de SnS2 synthétisées par CVD (chemical vapor deposition) et caractérisées par différentes techniques (AFM, MEB, XPS, Raman, etc.). Les dispositifs seront principalement des phototransistors à base de combinaisons de matériaux 2D.
The student's mission will be to synthesize, characterize and then integrate in optoelectronic devices, two-dimensional semiconductor materials (thickness <1 nm). These materials will be monolayers of MoS2, WS2 and/or SnS2 synthesized by CVD (chemical vapor deposition) and characterized by different techniques (AFM, SEM, XPS, Raman, etc.). The devices will mainly be phototransistors based on combinations of 2D materials.
Sujet détaillé/Full description
Ce stage en sciences des matériaux et nanoélectronique s'intègre dans un projet collaboratif plus large visant à étudier les performances de photo-détecteurs à base de nanomatériaux semiconducteurs bidimensionnels de type dichalcogénures de métaux de transition (typiquement des monocouches atomiques de MoS2, WS2, SnS2…) et d'assemblages de ces nanomatériaux sous la forme d'empilements contrôlés appelés hétérostructures de van des Waals. Dans ce contexte, l'étudiant(e) recruté(e) au CEA Paris-Saclay/NIMBE/LICSEN aura pour missions spécifiques de synthétiser par CVD (chemical vapor deposition) des semiconducteurs 2D (d'épaisseur <1 nm) de type monocouches de MoS2, WS2 et/ou SnS2 et d'en caractériser en détails les propriétés structurales par différentes techniques (AFM, MEB, XPS, Raman, etc.). Le laboratoire dispose déjà d'une expérience solide dans la synthèse de MoS2 qui garantira un démarrage rapide de la partie expérimentale. Pour améliorer la qualité des synthèses déjà disponibles et pour étendre les compétences du laboratoire à d'autres matériaux 2D, le/la stagiaire devra s'impliquer fortement dans la compréhension du rôle des différents paramètres de croissance. Il/elle utilisera également des techniques de micro/nano-fabrication (lithographie électronique et optique...) pour la réalisation de phototransistors à effet de champ dont il/elle mesurera les propriétés électriques et optoélectroniques.

Des compétences au niveau master dans le domaine des nanosciences sont indispensables ainsi bien sûr qu'un très haut niveau de motivation et une grande rigueur. Un niveau d'anglais permettant la lecture d'articles scientifiques est requis.
This internship in materials sciences and nanoelectronics is part of a larger collaborative project aimed at studying the performances of photo-detectors based on two-dimensional semiconductor nanomaterials of the transition metal dichalcogenide type (typically monolayers of MoS2, WS2, SnS2…) and assemblies of these nanomaterials in the form of controlled stacks called van des Waals heterostructures. In this context, the student recruited at CEA Paris-Saclay/NIMBE/LICSEN will have the specific missions of synthesizing by CVD (chemical vapor deposition) 2D semiconductors (monolayers of MoS2, WS2 and/or SnS2 with thickness <1 nm) and characterizing their structural properties by different techniques (AFM, SEM, XPS, Raman, etc.). The laboratory already has a solid experience in the synthesis of MoS2, which will allow a rapid start of the experimental part. To improve the quality of the syntheses already available at LICSEN and to extend the skills of the laboratory to other 2D materials, the student should be strongly involved in understanding the role of different growth parameters. He/she will also use micro/nano-fabrication techniques (electronic and optical lithography…) for the production of field-effect phototransistors, the electrical and optoelectronic properties of which he will measure.

Skills at master's level in the field of nanosciences are essential as well as of course a very high level of motivation and rigor. A level of English allowing the reading of scientific articles is required.
Mots clés/Keywords
Nanosciences, optoélectronique
Nanosciences, optoélectronics
Compétences/Skills
CVD, MEB, AFM, XPS, Raman, lithographie électronique et optique, dépôt de métaux, mesures électriques et optoélectroniques
CVD, SEM, AFM, XPS, Raman, ebeam and optical lithography, metal deposition, electrical and optoelectrical measurements
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Synthèse et Etudes de Matériaux Graphéniques
Synthesis and Study of Graphenic Materials

Spécialité

Chimie organique

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

30/03/2022

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

CAMPIDELLI Stéphane
+33 1 69 08 51 34

Résumé/Summary
Le terme graphène regroupe toute une famille de matériau. Dans ce stage, nous proposons de construire par des méthodes synthèses organiques des nanoparticules de graphène pour l'étude de leurs propriétés optiques et qui peuvent servir de brique de base pour la réalisation de matériaux graphéniques.
The term graphene covers a whole family of materials. In this internship, we propose to build by organic synthesis methods graphene nanoparticles for the study of their optical properties and which can serve as a basic brick for the realization of graphene materials.
Sujet détaillé/Full description
Le graphène est un matériau bidimensionnel issu, à l'origine, du graphite. Une des limites majeures à l'utilisation du graphène notamment en optique et en électronique est l'absence de bande interdite (gap ou bandgap) ; en effet le graphène est un semi-métal. Un des moyens pour ouvrir un "gap" dans le graphène consiste à réduire une ou ses deux dimensions jusqu'aux échelles nanométriques ; on forme ainsi des nanorubans ou des nanoparticules de graphène. Une autre méthode consiste à former un réseau régulier de trous dans le graphène, ces matériaux sont appelés "Nanomesh de graphène". Depuis une dizaine d'année, plusieurs groupes se sont intéressés à la réalisation et à l'étude de ces structures en utilisant l'approche "top-down", c'est-à-dire par la formation de nanostructures à partir du matériau macroscopique par des processus d'oxydation chimique, des attaques plasma, etc...[1-3] L'inconvénient de la méthode "top-down" est qu'elle ne permet pas de contrôler précisément la structure du matériau final. De plus il a été démontré que les propriétés optiques et électroniques sont largement influencées par les effets bords et leur état d'oxydation. Par opposition, la synthèse de matériaux graphéniques par synthèse chimique (approche "bottom-up") permet de contrôler les structures à l'atome près. [4,5]

Ce projet s'inscrit dans ce contexte et le but est donc de synthétiser des matériaux graphéniques (nanoparticules de graphène, nanomesh de graphène) par l'approche "bottom-up", c'est-à-dire via des réactions de chimie organique (couplage au palladium, Diels-Alder, réaction de Scholl, etc…) Dans le cadre d'une collaboration avec l'ENS Paris-Saclay (laboratoire LUMIN), nous avons synthétisé plusieurs nanoparticules au LICSEN et leurs propriétés d'ensembles et sur molécules individuelles ont été étudiées au LUMIN. Nous avons montré que ces particules possèdent à la fois les propriétés intéressantes des molécules (petite taille, grande section efficace d'absorption, possibilité d'accorder leurs propriétés grâce à la chimie organique) et celles d'émetteurs solides comme les centres colorés du diamant (haute brillance et bonne photostabilité). [6]

Lors de ce stage de nouvelles familles de nanoparticules de graphène seront synthétisées et nous nous intéresserons également à la synthèse de précurseurs de nanomesh de graphène. Ce stage est principalement un stage de chimie moléculaire, les techniques classiques de chimie seront utilisées (chimie en sorbonne, travail sous atmosphère inerte, rampe vide/argon, etc). Les techniques classiques de caractérisation : spectroscopie RMN, abs. UV-Vis-NIR, photoluminescence ainsi que la spectrométrie de masse (MALDI-TOF) seront utilisées.

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. Ce travail pourra donner lieu à une poursuite d'étude en thèse.

Références :
[1] D. V. Kosynkin, A. L. Higginbotham, A. Sinitskii, J. R. Lomeda, A. Dimiev, B. K. Price, J. M. Tour, Nature 2009, 458, 872-877.
[2] L. Jiao, L. Zhang, X. Wang, G. Diankov, H. Dai, Nature 2009, 458, 877-880.
[3] L. Li, G. Wu, G. Yang, J. Peng, J. Zhao, J.-J. Zhu, Nanoscale 2015, 5, 4015-4039.
[4] A. Narita, X. Y. Wang, X. Feng, K. Müllen, Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 6616-6643.
[5] J. Pijeat, J.-S. Lauret, S. Campidelli. "Bottom-up approach for the synthesis of graphene nanoribbons", (Eds.: L. Brey, P. Seneor, and A. Tejeda), Graphene Nanoribbons, IOP Publishing Ltd, 2020, p. 2.1-2.25.
[6] 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, spectroscopie d'absorption et de photoluminescence
Organic synthesis, NMR, Mass spectrometry, absorption and photoluminescence spectroscopy

 

 

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