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Recueil stages M2

  • Domaine, spécialité : CHIMIE
    Unité d’accueil : NIMBE/LICSEN et LCMCE

    Résumé

    Le transfert d’hydrure (H–) est une étape essentielle à de nombreuses transformations chimiques telles que les hydrogénations ou la réduction du CO2 vers l’acide formique et le méthanol. L’hydricité (ΔGH–) des intermédiaires réactifs, c’est-à-dire leur capacité à transférer leurs hydrures aux substrats, est un paramètre clé lors de ces réactions et souvent intrinsèque au système étudié. Différentes approches sont utilisées en catalyse pour générer les intermédiaires hydriques. Les méthodes thermocatalytiques privilégient l’utilisation de dihydrogène gazeux, tandis que les voies électrocatalytiques s’appuient sur la réduction de protons.

    Au LCMCE, les deux approches ont permis la formation d’hydrides inorganiques (liaisons Si–H et B–H)1,2, mais au prix d’additifs stœchiométriques (bases fortes) qui pénalisent la sélectivité et l’économie d’atomes. Le stage vise à explorer l’électroréduction catalytique du dihydrogène (HRR) afin d’accéder aux intermédiaires hydriques nécessaires à la conversion des chlorosilanes en hydrosilanes en s’affranchissant des bases fortes. Le stage s’appuiera sur l’expertise du LICSEN dans la conception d’électrodes3, et plus particulièrement à diffusion de gaz (GDE) pour développer des matériaux catalytiques pour la réaction de HRR. Le platine en tant que matériau de référence et des catalyseurs sans métaux nobles seront explorés pour la synthèse électrocatalytique d’hydrosilanes.

    Au cours de son stage, l’étudiant développera ses compétences en synthèse et caractérisation de matériaux et en électrochimie pour des applications catalytiques aux interfaces matériaux/moléculaires.

    Sujet détaillé

    Objectifs :

    1. Valider le concept sur une GDE de référence Pt/PTFE : mise au point d’une cathode GDE et établissement des conditions électrochimiques pour HRR (voltampérométrie et spectroscopie d’impédance).
    2. Explorer des catalyseurs sans métaux nobles (M-N-C ; M = Ni, Fe, Cu, Co) : synthèse, caractérisation et optimisation microstructurale et des propriétés physico-chimiques pour favoriser l’hydricité.
    3. Établir la corrélation potentiel-hydricité via des accepteurs de référence, par exemple BEt3/HBEt3- (ΔGH– = ~ 26 kcal/mol), et identifier les électrodes avec les meilleures capacités de transfert d’hydrure.
    4. Utiliser les électrodes issues de l’étape 3 pour la conversion du chlorotriméthylsilane (TMSCl) en triméthylsilane (TMSH) en conditions électrocatalytiques sans additifs.

    Profil recherché : Étudiant en master 2 ou équivalent (ingénieur) dans les domaines de la chimie des matériaux . Des connaissances en électrochimie seraient appréciées.

    Laboratoire d’accueil : CEA Paris-Saclay, laboratoires LCMCE et LICSEN, 91191 Gif-Sur-Yvette.

    Le LCMCE et le LICSEN sont deux laboratoires du NIMBE, unité mixte de recherche CEA/CNRS. Le LCMCE est spécialisé dans la conversion des molécules oxygénées et la synthèse d’hydrures renouvelables. Le LICSEN propose une expertise sur la chimie de fonctionnalisation de surfaces et de nanomatériaux pour notamment des applications dans le domaine de l’énergie.

    Encadrement : Mélanie François (LICSEN) ; Alexis Mifleur (LCMCE)

    Candidature : Envoyer CV + lettre de motivation à et

    Références :

    1. ACS Catal. 2021, 11 (17), 10855–10861.
    2. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63 (50), e202411468.
    3. ChemElectroChem 2023, 10, (14), e202300205.

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Ingénieur/Master
    • Poursuite possible en thèse : Oui
    • Date limite de candidature : 14 novembre 2025

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Liens utiles

    Responsables du stage

    Mélanie François
    Tél. : 01 69 08 90 83
    Email :

    Alexis Mifleur
    Tél. : 01 69 08 57 43
    Email :

    30 janvier 2026
    2 février 2026
    6 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
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  • Domaine, spécialité : Physique des milieux ionisés et des plasmas
    Mots-Clés : Simulation, interaction laser-matière, plasma, instrumentation, analyse physico-chimique, temps-réel.

    Unité d’accueil : NIMBE/LEDNA

    Résumé

    La spectroscopie LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) est une technique analytique qui détermine la composition élémentaire d’un matériau en analysant la lumière émise par un plasma généré par une impulsion laser. Déjà largement utilisée dans des domaines comme la métallurgie ou l’environnement, elle se révèle prometteuse pour l’étude des nano-aérosols, un enjeu crucial en pollution atmosphérique et santé publique. Des expériences récentes ont démontré la possibilité d’obtenir des spectres LIBS à partir de ces nano-particules, grâce à un système de lentilles aérodynamiques qui concentre les aérosols dans une enceinte sous vide, améliorant ainsi la sensibilité et permettant une analyse à l’échelle de la particule individuelle. Cependant, cette application reste peu documentée, notamment en raison de la complexité des interactions laser-nano-aérosol et de la faible taille des particules. Pour surmonter ces défis, des travaux théoriques et expérimentaux sont en cours, visant à adapter les outils de simulation existants et à développer de nouveaux modèles. Le stage proposé s’inscrit dans cette dynamique, avec pour objectif de contribuer à la modélisation des spectres LIBS dans ces conditions spécifiques, en combinant adaptation d’outils numériques, validation par comparaison avec des données expérimentales, et participation éventuelle à l’acquisition de nouveaux spectres.

    Sujet détaillé

    Spécialité : Simulation, plasma, instrumentation, analyse physico-chimique
    Durée souhaitée : 6 mois
    Période souhaitée : début février à fin juillet 2026, adaptable
    Unité de recherche : [1] Écoulements Réactifs (CORIA – Saint Étienne du Rouvray) et [2] NIMBE (CEA-Saclay)
    Encadrants : Arnaud Bultel et Marc Briant
    Co-Encadrants : Aurélien Favre et Olivier Sublemontier

    Contexte

    La spectroscopie d’émission optique de plasma induit par laser (LIBS [3]) est une technique analytique puissante permettant de déterminer la composition multi-élémentaire d’un échantillon massif. Son principe repose sur l’analyse de la lumière émise par un plasma généré lors de l’irradiation d’un échantillon par une impulsion laser de haute énergie. Grâce à une compréhension approfondie des mécanismes de génération du plasma et d’émission photonique, la LIBS permet désormais d’identifier la composition élémentaire des matériaux avec une fiabilité accrue. Bien que des recherches soient toujours en cours pour optimiser les analyses quantitatives, la LIBS est déjà largement utilisée pour caractériser des matériaux massifs dans des domaines variés (métallurgie, environnement, patrimoine culturel, etc.).

    La LIBS émerge aujourd’hui comme une technique prometteuse pour l’analyse d’aérosols submicroniques, un enjeu majeur dans les domaines de la pollution atmosphérique, de la dissémination de particules et de la santé publique. Des expériences préliminaires menées au NIMBE ont démontré la faisabilité d’acquérir des spectres LIBS à partir de l’interaction entre des nano-aérosols et une impulsion laser [4]. Pour ces expériences, un système de lentilles aérodynamiques est utilisé afin de produire un faisceau dense et colinéaire d’aérosols dans une enceinte sous vide. La technique LIBS est alors utilisée pour l’acquisition d’un spectre composé notamment des raies atomiques et ioniques des atomes constituant les aérosols. Cette configuration permet :

    • d’augmenter la sensibilité de la détection en limitant les interférences atmosphériques ;
    • d’isoler l’interaction entre un nano-aérosol et l’impulsion laser, ouvrant la voie à des analyses à l’échelle de la particule individuelle.

    En revanche, l’application de la LIBS aux nano-aérosols, en particulier sous vide, reste peu documentée [4,7] tant sur le plan théorique qu’expérimental. Les principaux défis incluent :

    • la sensibilité de la détection, limitée par la taille réduite des particules et la dynamique complexe du plasma généré ;
    • la compréhension des mécanismes d’interaction laser-nano-aérosol, encore incomplète.

    Pour surmonter ces obstacles, deux approches sont actuellement explorées. Sur le plan expérimental, un nouveau dispositif est en cours de développement afin d’améliorer le rapport signal/bruit et la limite de détection. D’un point de vue théorique des travaux sont en cours afin d’adapter les outils existants (simulations, modèles physiques) à l’interaction laser nano-aérosols sous vide et d’en développer de nouveaux pour décrire la dynamique du plasma dans ces conditions spécifiques.

    Objectifs

    Au cours de ce stage, vous contribuerez activement au développement d’outils théoriques dédiés à la simulation de spectres LIBS issus de l’interaction laser – nano-aérosol sous vide. Vos missions incluront :

    • appropriation des outils existants tels que les logiciels MERLIN [6] et ECHREM [5], utilisés pour simuler les spectres LIBS et modéliser l’évolution temporelle des caractéristiques du plasma (température électronique, densité des espèces : électrons, neutres, ions, etc.) ;
    • modifications de ces outils pour les rendre compatibles avec les conditions spécifiques des nano-aérosols sous vide, en collaboration avec l’équipe de recherche ;
    • comparaison systématique entre les spectres simulés et expérimentaux pour valider les informations obtenues et affiner les modèles.

    Si le temps le permet et selon votre souhait, vous pourrez également participer à l’acquisition de spectres LIBS sur le nouveau dispositif expérimental dédié aux nanoparticules sous vide. Vous débuterez alors les études de l’influence de certains paramètres (taille des nano-aérosols, leur composition chimique ou leur structure) sur l’évolution du signal LIBS afin d’enrichir la compréhension des mécanismes d’interaction laser-matière.

    Compétences développées

    • maîtrise d’outils de simulation avancés (MERLIN, ECHREM) et adaptation à des cas d’étude innovants ;
    • analyse critique de données expérimentales et théoriques ;
    • collaboration au sein de deux équipes pluridisciplinaires (physique des plasmas, optique, nano-science des matériaux) ;
    • participation à des expériences de pointe en spectroscopie laser.

    Impact du stage

    Votre travail contribuera directement à l’amélioration des modèles théoriques pour l’analyse de nano-aérosols par LIBS. La validation expérimentale des outils développés ouvrira la voie à des applications en environnement, santé publique et sécurité industrielle.

    Profil et compétences recherchées

    Dernière année d’école d’ingénieur ou M2 en physico-chimie, optique, physique des plasmas. La connaissance dans au moins l’un des domaines suivants est demandée : physico-chimie, optique, physique des plasmas. L’absence de connaissances dans certains de ces domaines pourra être complétée durant le stage et n’est pas rédhibitoire.

    Références

    [1] https://www.coria.fr/departement/ecoulements-reactifs/
    [2] https://iramis.cea.fr/nimbe/lions/
    [3] http://libs-france.com/
    [4] C. Alvarez-Llamas et al. « Online elemental characterization of collimated nanoaerosols by laser-induced breakdown spectroscopy of isolated particles » Spectrochim. Acta B 225 (2025), p. 107122.
    [5] « MERLIN, an adaptative LTE radiative transfer model for any mixture : Validation on Eurofer97 in argon atmosphere », A. Favre et al., J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 330 (2025) 109222.
    [6] Dynamics of a femtosecond/picosecond laser-induced aluminum plasma out of thermodynamic equilibrium in a nitrogen background gas »
    Vincent Morel et al., Spectrochim. Acta B 103-104 (2015) 112.
    [7] Subfemtogram Simultaneous Elemental Detection in Multicomponent Nanomatrices Using Laser-Induced Plasma Emission Spectroscopy within Atmospheric Pressure Optical Traps,
    Purohit et al., Anal. Chem. 91.11 (2019) 7444.

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Ingénieur/Master
    • Poursuite possible en thèse : Oui
    • Date limite de candidature : 2 février 2026

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Marc BRIANT
    Tél. : 01 69 08 53 05
    Email :

    30 janvier 2026
    2 février 2026
    4 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
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  • Domaine, spécialité : Radiochimie
    Mots-Clés :
    Décarbonation, Ionisation, Laser, Mécanique des fluides

    Unité d’accueil : NIMBE / LIONS

    Résumé

    Les rayonnements ionisants peuvent être utilisés pour induire des réactions chimiques d’intérêt, comme, dans un contexte de décarbonation la conversion du CO2. Cependant les faibles rendements associés limitent les développements. Dans ce stage on se propose d’étudier de la modélisation à la réalisation expérimentale une ou des stratégies d’optimisation de ces rendements.

    Sujet détaillé

    Introduction :

    Ce stage s’inscrit dans un contexte général de décarbonation et, plus précisément, dans le développement de procédés non conventionnels, innovants de conversion du CO2 gazeux.

    Au vu des enjeux climatiques, il est de grande importance de trouver des moyens de mitigation du CO2. Une stratégie est le développement de technologies de conversion du CO2. Plusieurs technologies sont en développement, par exemple par voie électrolytique ou encore thermochimique [1]. Une technique moins conventionnelle est la radiolyse [2]. La radiolyse consiste en l’utilisation de rayonnements ionisants (photons de haute énergie, particules chargées) pour induire des réactions chimiques d’intérêt.

    L’étude de la radiolyse des gaz remonte au début du XXᵉ siècle, dans le prolongement des travaux fondateurs des Curie sur la radioactivité [3]. Sous l’action des rayonnements ionisants, le CO₂ se décompose en monoxyde de carbone (CO) et dioxygène (O₂). À noter, le CO est un produit d’intérêt comme vecteur énergétique et intermédiaire chimique pour la synthèse de nombreuses molécules comme les carburants de synthèse (e.g., procédé Fischer-Tropsch [4]).

    Les performances de la radiolyse sont quantifiées par le rendement radiolytique, noté G, qui exprime le nombre de molécules formées pour 100 eV d’énergie absorbée. Dans le cas du CO₂, on note des valeurs de G(CO) de l’ordre de 4 à 8 molécules·100 eV⁻¹ [5]. Ce faible rendement limite aujourd’hui le développement de telle technologie. Une des causes principales de ce faible rendement réside dans les réactions favorables de recombinaison entre les produits formés (CO et O₂) conduisant à la régénération du CO₂ initial (CO + ½ O2 -> CO2).
    Plusieurs stratégies sont étudiées pour limiter ces phénomènes et ainsi améliorer les rendements.

    Objectifs du stage :

    L’objectif de ce stage est de travailler sur une ou plusieurs de ces stratégies d’optimisation de la conversion du CO2 par l’utilisation de rayonnement ionisant. Ce stage a pour but de balayer l’ensemble des phases de développement d’une technologie, de la phase de recherche bibliographique, à la modélisation, au montage et au développement expérimental, jusqu’à la réalisation expérimentale. Ce stage s’articulera en plusieurs phases.

    • Phase 1 : recherche bibliographique
      Cette phase de bibliographie a pour but de monter en compétence sur les différentes briques technologiques des stratégies d’optimisation.
    • Phase 2 : modélisation
      Cette phase consistera en la mise en place de simulations de mécanique des fluides dans le but de comprendre les mécanismes sous-jacents à la méthode d’optimisation et de guider par la suite le développement expérimental. Ce travail reposera sur l’utilisation de logiciels de simulation (COMSOL), ou le développement d’un code Python.
    • Phase 3 : développement/tests
      Sur la base des concepts et des simulations, le but de cette phase est la validation des différents blocs technologiques par leur prise en main et la réalisation de campagnes de tests afin de proposer un montage expérimental fonctionnel.
    • Phase 4 : validation expérimentale
      Enfin viendra la validation du ou des concepts par l’utilisation du ou des montages expérimentaux développés.

    Idéalement, le stage ira jusqu’à la réalisation expérimentale (Phase 4). Plusieurs sources de rayonnement ionisant sont envisageables : via des lasers sur une plateforme laser dans un autre laboratoire, via un accélérateur d’électrons présent dans le laboratoire d’accueil du stage.

    Selon l’avancement, d’autres stratégies d’optimisation pourraient être abordées.

    1. [1] Allie et al., Carbon Capture Science & Technology, 2025, DOI : 10.1016/j.ccst.2025.100496
    2. [2] Ramirez-Corredores et al., Front. Energy Res., 2020, DOI: 10.3389/fenrg.2020.00108
    3. [3] Wourtzel, Radium (Paris), 1919, DOI : 10.1051/radium:019190011010028900
    4. [4] Dieteich et al., Energy Environ. Sci., 2020, DOI: 10.1039/D0EE01187H
    5. [5] Willis et al., Can. J. Chem., 1970, DOI: https://doi.org/10.1139/v70-323

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+4/5
    • Formation : Ingénieur/Master
    • Poursuite possible en thèse : Oui
    • Date limite de candidature : 1 janvier 2026

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Méthodes, techniques :
    Technologies gaz, Ionisation (faisceau électron et/ou laser haute intensité), analyse de gaz (RGA, FTIR, CO detector),

    Langages informatiques et logiciels :
    Logiciels standards: Word ou Excel.
    Simulation via logiciel de simulation (COMSOL) ou développement d’un code interne (Python).

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Antoine Dion
    Tél. : +33 1 69 08 15 50
    Email :

    Responsable NIMBE / LIONS

    Jean-Philippe Renault
    Tél. : 01 69 08 15 50

    30 janvier 2026
    2 février 2026
    6 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
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  • Domaine, spécialité : Chimie des matériaux
    Mots-Clés : Nanomatériaux, chimie analytique

    Unité d’accueil : NIMBE / LEDNA

    Résumé

    Les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) sont des molécules extrêmement persistantes et difficiles à dégrader, présentes de manière omniprésente dans les eaux souterraines et les sols. Leur stabilité réside dans la robustesse des liaisons C-F, nécessitant des processus très énergétiques pour leur dégradation. Ainsi, une dégradation thermique (>1000°C) permet une scission de ces liaisons C–F, mais nécessite un contrôle strict des sous-produits (notamment HF). Comme alternative, des recherches sont notamment menées autour de procédés électrochimiques, permettant de générer des espèces (•OH, eₐq⁻) capables de rompre ces liaisons C–F via des mécanismes radicalaires. Des approches photocatalytiques sont également de plus en plus étudiées, via l’activation de semi-conducteurs sous illumination UV/visible, induisant la formation de paires électron-trou et la production d’espèces oxydantes (•OH, O₂⁻•) ou réductrices (eaq-) pour une minéralisation progressive des chaînes perfluorées.

    Sujet détaillé

    C’est dans ce contexte de dégradation photocatalytique que peut intervenir le nanodiamant hydrogéné. Reconnu comme une source solide d’électrons solvatés sous illumination UV, notamment grâce à des travaux menés au NIMBE[1], il a été très récemment testé comme catalyseur pour la dégradation du perfluorooctanesulfonate (PFOS) avec des résultats prometteurs.[2] Ce stage a pour objectif de poursuivre des travaux préliminaires menés au NIMBE qui ont permis de confirmer l’efficacité des nanodiamants hydrogénés pour la photodégradation de certains PFAS. Il s’agira d’explorer les performances de nanodiamants hydrogénés de différentes natures [3] et de cerner les mécanismes à l’origine du phénomène. La réaction photocatalytique sera réalisée sur des bancs d’illumination équipés avec différentes sources lumineuses et les processus catalytiques seront suivis par LC-MS.

    Le stagiaire développera des compétences en synthèse et caractérisation de nanomatériaux, en photocatalyse ainsi qu’en chimie analytique. Les techniques utilisées seront principalement la DLS/Zetamétrie, la spectroscopie infrarouge et Raman, la spectroscopie de photoélectrons, la microscopie électronique, le LC-MS ainsi que la RMN.

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Non
    • Date limite de candidature : 16 février 2026

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Hugues GIRARD
    Tél. : 01 69 08 47 60
    Email :

    Responsable NIMBE / LEDNA

    Mathieu Pinault

    24 décembre 2025
    2 février 2026
    6 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
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  • Domaine, spécialité : Chimie-physique
    Mots-Clés : Nanomatériaux, Spray Pyrolyse en Flamme, physico-chimie, spectroscopie atomique, laser, lentille aérodynamique

    Unité d’accueil : NIMBE / LEDNA

    Résumé

    L’objectif de ce stage est de développer un dispositif expérimental permettant de réaliser l’analyse élémentaire in situ et en temps réel de nanoparticules lors de leur synthèse (par pyrolyse par flamme). La spectrométrie d’émission optique de plasma induit par laser (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy: LIBS) sera utilisée pour identifier les différents éléments présents et déterminer leur stœchiométrie.

    Les expériences préliminaires menées au LEDNA ont montré la faisabilité d’un tel projet et en particulier l’acquisition d’un spectre LIBS d’une nanoparticule unique. Néanmoins le dispositif expérimental doit être développé et amélioré afin d’obtenir un meilleur rapport signal sur bruit, de diminuer la limite de détection, de tenir compte des différents effets sur le spectre (effet de taille des nanoparticules, de composition ou de structure complexe), d’identifier et de quantifier automatiquement les éléments présents.

    Sujet détaillé

    Description scientifique :

    Le travail proposé s’inscrit dans le cadre d’un effort national visant à accélérer la découverte de matériaux innovants à travers le programme PEPR « Diadem » [1]. L’objectif est de fournir à la communauté scientifique un dispositif expérimental permettant de synthétiser des nanoparticules spécifiques en phase gazeuse, avec un instrument d’analyse en ligne et en temps réel pour contrôler la qualité de la synthèse. Cet instrument fournit un retour immédiat sur les paramètres de synthèse, permettant une convergence plus rapide vers une composition ciblée. Plus précisément, notre objectif est de réaliser une analyse élémentaire in situ et en temps réel de nanoparticules (NP) pendant leur synthèse par Spray Pyrolyse en Flamme (FSP) [2]. La spectrométrie d’émission optique de plasma induit par laser (LIBS) [3] sera utilisée pour identifier les différents éléments présents et, à terme, leur stœchiométrie.

    Des expériences préliminaires menées au NIMBE [4] ont démontré la faisabilité d’un tel projet et en particulier l’acquisition d’un spectre LIBS d’une seule nanoparticule [5]. Néanmoins, un nouveau dispositif expérimental [3] est actuellement en cours de développement et d’amélioration afin d’obtenir un meilleur rapport signal/bruit et d’augmenter la limite de détection.

    Au cours de ce stage, l’étudiant acquerra le signal LIBS à partir de nanoparticules spécifiques sous vide et étudiera l’évolution du signal obtenu en fonction de la taille, de la composition et de la structure des NP. Une fois les différents effets compris et en fonction du temps restant, un algorithme d’identification automatique sera développé, ainsi qu’un autre pour la quantification automatique.

    Techniques/méthodes utilisées :

    Afin de mener à bien ce stage, plusieurs matériaux de référence seront sélectionnés parmi ceux actuellement étudiés au NIMBE (Fe2O3, Fe3O4, Fe3C, FeNx, TiO2, Si, SiO2, FeCN). Avant d’installer la nouvelle chambre d’analyse LIBS sur le dispositif FSP, des travaux instrumentaux et scientifiques sont d’abord nécessaires pour améliorer l’instrument actuel. Ainsi, dans un premier temps, un générateur de nanoparticules sera utilisé pour les injecter dans la chambre LIBS. Les améliorations et études suivantes seront réalisées :

    • Optimisation du système de collecte optique
    • Optimisation de l’interaction laser-NP (focalisation laser, durée d’impulsion, énergie par impulsion, taux de répétition)
    • Étude du signal LIBS en fonction de la taille des NP (des nanoparticules calibrées en taille seront utilisées)
    • Développement d’analyses NP complexes (NP multi-éléments ou NP cœur-coquille)
    • Détermination de la limite de détection
    • Identification automatique et analyse quantitative de différents éléments

    Bibliographie :

    1. https://www.pepr-diadem.fr/
    2. https://iramis.cea.fr/en/nimbe/leel/advanced-synthesis-of-nanomaterials
    3. https://iramis.cea.fr/en/nimbe/ledna/nanoparticle-analysis-by-laser-induced-breakdown-spectrometry-libs/
    4. https://iramis.cea.fr/nimbe/
    5. “Online elemental characterization of collimated nanoaerosols by laser-induced breakdown spectroscopy of isolated particles”, Cesar Alvarez-Llamas, Nathalie Herlin-Boime, Jean-Baptiste Sirven, Olivier Sublemontier, Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy 225 (2025) 107122.

    Compétences requises :

    Étudiant en dernière année d’école d’ingénieurs ou en master de recherche (M2) en physique, chimie physique ou science des matériaux. Connaissances en optique et dans au moins un des domaines suivants souhaitées : chimie physique, nanomatériaux, spectroscopie atomique. Le manque de connaissances dans plusieurs de ces domaines peut être comblées pendant le stage.

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 5 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Oui
    • Date limite de candidature : 2 mars 2026

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Marc Briant
    Tél. : 01 69 08 53 05
    Email :

    Responsable NIMBE / LEDNA

    Mathieu PINAULT
    Tél. : 01 69 08 91 87

    30 janvier 2026
    2 février 2026
    5 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
    Postuler

  • Domaine, spécialité : CHIMIE
    Mots-Clés : Recyclage, dépolymérisation, chimie verte

    Unité d’accueil : NIMBE / LICSEN

    Résumé

    Ce stage s’inscrit dans un enjeu environnemental et économique majeur : le recyclage des déchets électroniques. Ces déchets, en forte croissance, contiennent des métaux précieux comme l’or et des matériaux polymères, mais leur valorisation reste limitée et souvent polluante.

    Aujourd’hui, seulement une faible partie de ces déchets est recyclée de manière optimale, ce qui entraîne des pertes de ressources et une pollution significative. Les méthodes actuelles, souvent énergivores ou corrosives, peinent à concilier efficacité et respect de l’environnement.

    L’objectif de ce stage est de développer des procédés chimiques plus durables pour récupérer les métaux et valoriser les polymères, une approche essentielle pour avancer vers une économie circulaire et une gestion plus responsable des ressources.

    Sujet détaillé

    Le laboratoire LICSEN du CEA a mis au point un procédé de récupération de l’or de déchets électroniques. Ce procédé implique la dissolution de la résine organique et des métaux non précieux dans un acide inorganique, ce qui permet de récupérer l’or par tamisage.

    Pour recycler au mieux l’ensemble des matières et éviter ainsi les déchets, il convient d’appréhender la réactivité chimique des résines vis-à-vis des acides et de caractériser leurs produits de dégradations. Ces sera le premier objectif de ce stage en utilisant les techniques physico-chimiques de deux laboratoires du NIMBE (FT-IR, Raman, ATG, GPC, RMN, DRX, GC-MS).

    La dégradation de la résine des objets électroniques est aujourd’hui réalisée dans un acide concentré qui rend difficile l’application de ce procédé à plus grande échelle (corrosivité de l’acide, possible dissolution et pertes des métaux). Dans un but de valorisation de la matière carbonée du polymère (~50% de la masse totale du déchet électronique), le second objectif du stage sera de mettre au point des voies chimiques plus douces pour dépolymériser sélectivement la résine en monomères d’intérêt qui seront isolés.

    Les voies de recyclage que nous développerons seront comparées (analyse de cycle de vie et techno-économique, analyse de la dissolution de métaux par XRF et/ou ICP-AES). Elles offriront des perspectives intéressantes pour la valorisation globale des déchets composites associant éléments métalliques et résines organiques (circuits imprimés, pales d’éoliennes…).

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Oui
    • Date limite de candidature : 30 janvier 2026

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Méthodes, techniques :
    FT-IR, Raman, ATG , GPC , RMN
    DRX , GC-MS , XRF , ICP-AES, ACV, TEA

    Langages informatiques et logiciels : Open LCA

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Guillaume Zante
    Tél. : 01 69 08 90 83
    Email :

    30 janvier 2026
    2 février 2026
    6 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
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  • Domaine, spécialité : CHIMIE
    Mots-Clés : Chimie, catalyse homogène, réduction, polyamines, polyamides, polyuréthanes

    Unité d’accueil : NIMBE / LCMCE

    Résumé

    La valorisation des déchets plastiques est un enjeu essentiel pour entrer dans une économie circulaire. A travers des voies de catalyse homogène, mettant en jeu des catalyseurs métalliques solubles en milieu réducteur, l’objectif de ce stage est de découvrir des couples catalyseur/réducteur efficaces pour réduire des groupements oxygéner et obtenir des polyamines à partir de matériaux plastiques.

    Sujet détaillé

    OBJECTIFS DU STAGE

    Le stage portera sur la valorisation de polymères azotés par désoxygénation (réduction des liaisons C=O en CH₂), dans le but d’obtenir des polyamines, des composés à très fort potentiel pour le développement de nouvelles résines bas carbone destinées aux composites de SG (isolation, abrasifs, etc.).

    • Le programme du stage serait le suivant :
      Développement d’un système catalytique permettant une désoxygénation sélective sans dépolymérisation : synthèse de ligands et de catalyseurs, avec une attention particulière portée aux aspects EHS (Environnement, Hygiène, Sécurité) des composés et des conditions choisies.
    • Criblage des systèmes catalytiques : réactions sur des molécules simples/modèles, caractérisation des composés obtenus et identification du système le plus performant.
    • Application de la méthodologie au polymère modèle sélectionné parmi polyuréthanes, polyurées, résines urée-formaldéhyde et caractérisation des produits obtenus.
    • Des essais préliminaires sur des composites Saint-Gobain pourront être envisagés en fonction de l’avancement du stage dans un but de valorisation pour du recyclage.

    PROFIL

    Stage de Master 2 ou de 3ème année d’école d’ingénieur avec des connaissances en chimie organique et des polymères. Esprit d’initiative, créativité et bonne capacité de communication orale et écrites seront nécessaires pour réussir dans cette mission.

    Ce stage se déroulera au sein de l’institut IRAMIS du CEA au sein de l’équipe LCMCE et sous la supervision des Dr. Jean-Claude BERTHET et Marie KOBYLARSKI, et sera suivi par une équipe de SGR Paris. Des déplacements sur le site de de SGR Paris, à Aubervilliers, seront à prévoir.

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Oui
    • Date limite de candidature : 2 février 2026

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Méthodes, techniques :
    L’étudiant s’initiera à la chimie de coordination, chimie organique, utilisation de boites à gants sous atmosphère inerte, de lignes de vides.

    RMN, GC-MS et crystallographie.

    Langages informatiques et logiciels : néant

    Liens utiles

    Responsable du stage

    BERTHET Jean-Claude
    Tél. : 01 69 08 60 42
    Email :

    Responsable NIMBE / LCMCE

    BERTHET Jean-Claude
    Tél. : 01 69 08 60 42

    30 janvier 2026
    2 février 2026
    6 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
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  • Domaine, spécialité : CHIMIE
    Mots-Clés : Procédé; Membrane; analyse; microfluidique

    Unité d’accueil : NIMBE/LICSEN

    Résumé

    L’augmentation de la production mondiale d’équipements électroniques induit une demande grandissante en matières premières alors que l’approvisionnement devient de plus en plus complexe. Afin de répondre à cette demande, le recyclage des déchets électroniques apparait comme une voie stratégique pour sécuriser l’approvisionnement. Afin de diminuer l’impact environnemental et de recycler un plus large panel de métaux, de nouvelles méthodes axées sur l’hydrométallurgie se développent avec notamment les procédés de séparation membranaire. Ce stage vise à développer et étudier les propriétés de séparation de nouveaux matériaux pour la conception de membranes sélectives.

    Sujet détaillé

    Au cours des dernières décennies, la production de déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) a fortement augmenté, atteignant environ 62 millions de tonnes en 2022. Pourtant, la même année, moins de 22 % de ces déchets ont été correctement collectés et recyclés. Parallèlement, la demande en matières premières s’accroît alors que leur approvisionnement devient de plus en plus complexe et coûteux.

    Pour pallier à ces difficultés, la recherche se tourne vers le recyclage des DEEE, souvent qualifiés de « mines urbaines » car riches en matériaux critiques. Les procédés actuellement utilisés reposent en grande partie sur la pyrométallurgie, qui consiste à traiter les déchets à haute température. Cette méthode permet de récupérer certains métaux précieux, mais reste énergivore et peu adaptée au recyclage de l’ensemble des éléments présents dans les DEEE.
    De nouvelles voies de traitement sont donc explorées, en particulier l’hydrométallurgie. Cette approche consiste à dissoudre les composants métalliques, puis à séparer sélectivement les ions métalliques (par extraction liquide-liquide, précipitation, procédés membranaires, etc.) avant leur réutilisation. Cette voie est plus sélective et moins énergivore que la pyrométallurgie mais elle présente encore des limitations sur la consommation de réactifs et la séparation de métaux aux propriétés chimiques proches.

    Dans ce contexte, le développement de membranes sélectives apparaît comme une piste prometteuse. Par exemple, les membranes intégrant des matériaux inorganiques cristallins offrent des propriétés structurales et chimiques modulables, permettant d’ajuster la sélectivité vis-à-vis de différents ions tout en maintenant une excellente stabilité en milieu acide.

    Ce stage a pour objectif d’étudier les propriétés de séparation de membranes élaborées à partir de nouveaux matériaux inorganiques, dérivés d’un matériau étudié au laboratoire. L’étudiant(e) sera amené(e) à synthétiser et caractériser des matériaux inorganiques, les intégrer dans des membranes et évaluer leurs performances de séparation à l’aide de protocoles développés au laboratoire.

    Le/la stagiaire sera formé(e) à de nombreuses techniques de caractérisation (diffraction des rayons X, fluorescence X, microscopie électronique à balayage, analyse thermogravimétrique, spectrométrie ICP-OES). Il/Elle utilisera également un dispositif de test membranaire permettant une analyse en temps réel à l’aide d’un montage microfluidique. Il/Elle développera ainsi une double compétence en chimie des matériaux et en physico-chimie des procédés de séparation, tout en acquérant une autonomie expérimentale forte.

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Oui
    • Date limite de candidature : 2 mars 2026

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Méthodes, techniques :
    Synthèse en chimie des solides; diffraction des rayons X, fluorescence X, microscopie électronique à balayage, analyse thermogravimétrique, spectrométrie ICP-OES

    Langages informatiques et logiciels :
    Suite pack office; Python est un plus; CAO est un plus (pour impression 3D)

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Jean-Christophe Gabriel
    Tél. : 01 69 08 48 38
    Email :

    30 janvier 2026
    2 mars 2026
    6 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
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  • Domaine, spécialité : Radiochimie

    Mots-Clés : Manipulation des gaz ; irradiation électronique; microfabrication ; analyse des gaz ; instrumentation.

    Unité d’accueil : NIMBE / LIONS

    Résumé

    L’utilisation des rayonnements ionisants a été proposée comme traitement à faible impact énergétique et environnemental des polluants gazeux. Ce stage de master étudie les effets des rayonnements ionisants (faisceaux d’électrons) sur diverses compositions gazeuses. Le projet examine les mécanismes de décomposition des gaz polluants dans des conditions d’irradiation contrôlées, à l’aide d’un microscope électronique. Les travaux expérimentaux portent sur le développement d’une cellule d’irradiation et d’une conduite de gaz, la quantification de la dose et l’optimisation de l’effet du matériau du réacteur.

    Sujet détaillé

    Les activités humaines, en particulier les processus industriels, sont responsables d’une pollution atmosphérique importante, qui a des effets néfastes sur l’écosystème et provoque le changement climatique. Les principaux gaz polluants sont les SOx, les NOx et les composés organiques volatils, qui proviennent principalement de l’extraction et du traitement du pétrole et du charbon. Afin d’atténuer cette pollution, de nombreuses techniques physiques et chimiques ont été mises au point pour séparer ou transformer les polluants : méthodes telles que l’absorption par l’eau, l’absorption par des solides ou la séparation par membrane. Cependant, ces différentes méthodes impliquent souvent une consommation d’énergie importante, soit pour garantir l’efficacité du traitement, soit pour régénérer le matériau sorbant, et peuvent entraîner une pollution secondaire par la production de déchets solides ou liquides.

    Dans ce contexte, l’utilisation des rayonnements ionisants a été proposée comme traitement à faible impact des polluants gazeux. L’exposition de la matière aux rayonnements ionisants génère la formation de radicaux libres, qui sont des espèces hautement réactives participant à une cascade de réactions chimiques et pouvant finalement modifier la composition de la matière irradiée. Ces phénomènes radiolytiques, qui peuvent être problématiques lorsqu’ils affectent des organismes biologiques de manière incontrôlée, peuvent au contraire être exploités dans le traitement des gaz s’ils sont utilisés de manière contrôlée. L’utilisation des rayonnements ionisants pour réduire la pollution gazeuse est envisagée depuis environ 20 ans, mais elle suscite aujourd’hui un intérêt croissant grâce à notre capacité à développer des sources de rayonnement moins exigeantes.

    Ce stage de master étudie les effets des rayonnements ionisants (faisceaux d’électrons) sur diverses compositions gazeuses. Le projet examine les mécanismes de décomposition des gaz polluants dans des conditions d’irradiation contrôlées, à l’aide d’un microscope électronique. Les travaux expérimentaux porteront sur le développement d’une cellule d’irradiation et d’une ligne de gaz, la quantification de la dose d’électrons et l’optimisation de l’effet du matériau du réacteur. La composition du gaz après irradiation sera caractérisée, soit en ligne par analyse des gaz résiduels (RGA) directement après irradiation, soit ex situ à l’aide des différents équipements disponibles sur la plateforme SUITABL du laboratoire LIONS.

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Non
    • Date limite de candidature : 30 novembre 2025

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Méthodes, techniques : Microscopie électronique, gestion des gaz, microfabrication / microfluidique, analyse des gaz (RGA, µ-GC).

    Des compétences instrumentales et expérimentales poussées sont nécessaires. La capacité à produire des rapports expérimentaux de qualité sera considérée.

    Langages informatiques et logiciels : Logiciels standards tels que Word ou Excel.

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Jean-Philippe RENAULT et Corinne CHEVALLARD
    Tél. : +33 1 69 08 15 50 ; +33 1 69 08 54 89
    Email : ;

    Responsable NIMBE / LIONS

    Antoine THILL; ; Tél. : +33 1 69 08 99 82

    30 novembre 2025
    2 février 2026
    6 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
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  • Domaine, spécialité : CHIMIE
    Mots-Clés : Santé, chimie analytique, spectrométrie de masse, biomarqueurs de maladies

    Unité d’accueil : NIMBE / LEDNA

    Résumé

    Mise en place d’une méthode de purification d’oligosaccharides pour l’analyse glycomique d’échantillons biologiques

    Sujet détaillé

    Mots-clés : Santé, chimie analytique, spectrométrie de masse, biomarqueurs de maladies.

    Durée : 6 mois
    Début souhaité : Février / Mars 2026
    Lieu : CEA Saclay (DRF/IRAMIS/NIMBE/LEDNA)

    Au sein du CEA Paris-Saclay, le Laboratoire ÉDifices NAnométriques (LEDNA) concentre ses recherches sur la création de matériaux nanométriques, avec des applications allant de la catalyse et du stockage d’énergie à la bio-analyse.

    Projet de recherche

    Le LEDNA a récemment développé des dispositifs miniaturisés intégrant des monolithes à porosités hiérarchisées. En collaboration avec le Laboratoire Innovations en spectrométrie de Masse pour la Santé (LI-MS), l’application des HPM dans les protocoles de purification des glycanes, N-liés ou libres, a démontré un fort potentiel pour simplifier et accélérer l’analyse glycomique. Cependant, l’emploi de ce dispositif dans un contexte hospitalier impose une facilité d’utilisation et des protocoles expérimentaux robustes et validés.

    Objectif

    Dans ce cadre, le(la) candidat(e) sera chargé(e) d’optimiser et valider la méthode de purification des glycanes (N-liés ou libres) par extraction en phase solide (SPE) intégrée dans des dispositifs miniaturisés permettant de travailler avec de faibles volumes d’échantillons. Les conditions d’analyse par spectrométrie de masse (MALDI-TOF-MS) des glycanes ainsi purifiés seront également optimisées et validées.

    Missions principales

    • Formation au protocole d’analyse glycomique :
    • purification des glycanes (initialement N-liés ou libres) par extraction en phase solide (SPE),
    • analyse par spectrométrie de masse (MALDI-ToF-MS).
    • Conception de plans d’expériences pour déterminer les conditions optimales du protocole.
    • Évaluation de la méthode sur divers échantillons biologiques (lait maternel, plasma humain)
    • Essais en conditions réelles à partir d’échantillons de patients.

    Profil du/de la candidat(e)

    Étudiant issu de formation de niveau Master 2 ou école d’ingénieur avec une spécialisation en chimie analytique, biochimie ou sciences pharmaceutiques. Un goût pour le développement analytique serait un atout.

    Contacts :

    • Marc MALEVAL,
    • Gabriel MANSOUR,

    Les candidatures doivent être adressées par mail aux responsables du projet et doivent comporter une lettre de motivation et un CV.

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Oui
    • Date limite de candidature : 16 janvier 2026

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Méthodes, techniques : MALDI-TOF-MS, Extraction en Phase Solide

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Marc Maleval
    Tél. : 01 69 08 49 33
    Email :

    16 janvier 2026
    2 février 2026
    6 mois
    France
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  • Domaine, spécialité : CHIMIE
    Mots-Clés : Extraction en phase solide, instrumentation, micro-extraction spectrométrie de masse

    Unité d’accueil : NIMBE / LEDNA

    Résumé

    Développement d’un système miniaturisé pour l’extraction sur phase solide automatisée

    Sujet détaillé

    Durée : 5-6 mois
    Début souhaité : Février / Mars 2026
    Lieu : CEA Saclay (DRF/IRAMIS/NIMBE/LEDNA)

    Basé au CEA Saclay, le Laboratoire des EDifices Nanométriques (LEDNA) est axé sur la recherche fondamentale en nanosciences, son expertise porte sur le développement bottom-up de méthodes de synthèse et d’élaboration de nano-objets ou de matériaux nanostructurés originaux et ce, dans le but de développer des applications à fort impact sociétal dans les domaines de l’énergie, de l’environnement, de la santé et des matériaux composites fonctionnels.

    Projet de recherche :

    Au sein du LEDNA, des dispositifs miniaturisés intégrant des matériaux poreux ont été développés pour l’enrichissement d’analytes par Extraction sur Phase Solide (SPE). Néanmoins, les systèmes actuellement employés pour la manipulation des fluides au sein du dispositif sont peu compatibles avec des formats miniaturisés et une automatisation, ce qui limite intrinsèquement la simplification et la rapidité d’exécution des protocoles SPE.

    Objectif :

    Dans ce contexte, le stage proposé a pour objectif de développer un système de contrôle fluidique pour des dispositifs miniaturisés. Le/La candidat(e) participera en lien avec un doctorant à la conception et l’assemblage d’un système de contrôle fluidique, à son expérimentation et optimisation et à son évaluation dans des protocoles SPE.

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Oui
    • Date limite de candidature : 15 janvier 2026

    Compétences requises

    Langue : Anglais

     
    Le candidat, étudiant issu d’école d’ingénieur ou de Master 2 avec une spécialisation en physico-chimie ou en chimie analytique, devra faire preuve de bonnes qualités de communication, savoir travailler en équipe et apprécier le développement instrumental et méthodologique.  

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Marc Maleval
    Tél. : 0169084933
    Email :

    30 janvier 2026
    2 février 2026
    6 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
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  • Domaine, spécialité : Chimie des matériaux
    Mots-Clés : Traitement de données, spectroscopie, patrimoine

    Unité d’accueil : NIMBE/LAPA

    Résumé

    L’objectif de ce stage est de collecter sur des mêmes zones d’échantillon des cartographies à trois longueurs d’onde 473, 532 et 785 nm. Les jeux de données collectés seront traités à l’aide de méthodes chimiométriques de fusion de données dites « multiblocs ». Des approches impliquant la chimiométrie ou l’intelligence artificielle peuvent être mises en œuvre pour optimiser les résultats.

    Sujet détaillé

    Dans le cadre de la protection des métaux du patrimoine, la recherche de solutions efficaces et durables pour lutter contre la corrosion atmosphérique, en extérieur ou en contexte muséal, est un enjeu de première importance. Les métaux cuivreux du patrimoine sont recouverts d’une couche de produits de corrosion qui fait partie intégrante de l’œuvre et qui convient d’être protégée. Les traitements de protection du patrimoine sont donc appliqués directement sur la couche de produits de corrosion.

    Au sein du NIMBE-LAPA, des produits à base de sol-gel dopés en inhibiteur de corrosion non toxiques pour l’environnement (acides carboxyliques) sont développés et appliqués sur des objets cuivreux historiques représentatifs car corrodés [1]. La couche de produits de corrosion formée sur ces objets a une épaisseur de quelques dizaines de micromètres, et est constituée de phases minérales de type cuprite et brochantite. La sol dopé, appliqué à la surface pénètre dans les porosités de la couche, se gélifie en libérant les acides carboxyliques qui vont précipiter pour former un carboxylate de cuivre hydrophobe. Les interactions entre les phases minérales de la couche et les composés du traitement de protection sont complexes et se produisent à l’échelle micrométrique.

    Pour bien comprendre l’effet de ce traitement il est nécessaire d’effectuer des analyses de la distribution des différentes phases à cette échelle. Pour produire une image de la distribution de ces phases dans l’épaisseur de la couche, la spectroscopie Raman est une technique performante. Cependant l’ensemble de ces phases a des réponses différentes selon la longueur du laser mise en œuvre. Les phases minérales ont un bon rendement de diffusion Raman dans les longueurs d’onde du bleu au vert alors que les composés organiques, qui fluorescent, présentent des spectres plus lumineux dans le rouge et proche infrarouge.

    L’objectif de ce stage est de collecter sur des mêmes zones d’échantillons traités de larges cartographies aux longueurs d’onde 473, 532 et 785 nm (plusieurs centaines de micromètres en X et Y, avec une résolution de quelques micromètres). Les jeux de données collectés seront traités à l’aide de méthodes chimiométriques de fusion de données dites « multiblocs ». Ces méthodes permettent de combiner efficacement les informations issues des 3 sources laser (représentant trois blocs distincts), en exploitant les relations entre elles afin obtenir une analyse plus complète et précise des échantillons. L’analyse simultanée des 3 blocs offre une meilleure interprétation des phénomènes complexes en tirant parti de la complémentarité des données tout en compensant les limitations spécifiques à chaque bloc individuel [2].

    Pour garantir l’efficacité de ces méthodes, une étape de prétraitement des données est indispensable. Ce prétraitement inclut notamment la réduction du bruit, la correction des effets de fluorescence, etc… Cette étape est cruciale pour améliorer la qualité des données, maximisant ainsi l’efficacité des méthodes multiblocs. Des approches impliquant la chimiométrie ou l’intelligence artificielle peuvent être mises en œuvre pour optimiser les résultats.

    [1] S. Lob, D. Neff, T.-H. Tran-Thi, M.C. Richter, C. Rivron, Hydrophobic coating using sustainable sol-gel process doped with carboxylic acids to protect heritage copper artefacts, Prog. Org. Coatings. 186 (2024) 108035.

    [2] F. Ammari, L. Bassel, C. Ferrier, D. Lacanette, R. Chapoulie, B. Bousquet. Multi-block analysis coupled to laser-induced breakdown spectroscopy for sorting geological materials from caves. Talanta 159 (2016) 287-291.

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Non
    • Date limite de candidature : 16 janvier 2026

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Méthodes, techniques :

    • Spectroscopie Raman
    • Chimiométrie
    • Intelligence artificielle

    Langages informatiques et logiciels :

    • Python

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Faten AMMARI
    Tél. : 01.69.08.49.74
    Email :

    Responsable

    Delphine NEFF
    Tél. : 01.69.08.33.40

    16 janvier 2026
    2 février 2026
    6 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
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  • Domaine, spécialité : CHIMIE
    Unité d’accueil : NIMBE / LICSEN

    Résumé

    Le stage s’inscrit dans la transition énergétique, se concentrant sur les cellules solaires à pérovskite. Ces dernières sont prometteuses par leur faible coût de fabrication, mais souffrent d’un manque de stabilité.
    L’utilisation d’une électrode de carbone est la solution privilégiée pour accroitre cette stabilité et faciliter le scale-up industriel, bien que l’encapsulation reste un défi.
    L’objectif principal du stage est de contribuer au développement et à la production de ces cellules à électrode de carbone, spécifiquement en vue de leur future encapsulation (étape réalisée par un laboratoire partenaire).

    Sujet détaillé

    Dans le contexte de la transition énergétique et de l’Économie Circulaire du Carbone (ECC), les cellules pérovskites font l’objet d’une attention soutenue en raison des avantages qu’elles présentent sur les technologies photovoltaïques déjà déployées à grande échelle (coût énergétique faible, procédés de mise en œuvre peu couteux). En revanche, elles sont généralement peu stables ce qui rend leur encapsulation singulièrement importante mais aussi difficile.

    Les cellules pérovskites à électrode de carbone présentent une stabilité accrue et un fort potentiel de scale-up. Dans l’industrie photovoltaïque, les cellules (actuelles ainsi qu’en développement) sont encapsulées afin de les protéger de l’environnement extérieur. Le but de ce stage est de contribuer au développement et à la production de cellules pérovskites à électrode de carbone en vue de leur encapsulation. La personne recrutée travaillera à la DRF sur le développement, au travers de l’architecture et de la chimie de la cellule, la caractérisation et à la production puis l’envoi de cellule en vue de leur encapsulation.

    Pour mener ce travail à bien, la personne recrutée travaillera au sein du laboratoire LICSEN (Laboratoire d’Innovation en Chimie des Surfaces et Nanosciences, au sein du DRF/ Iramis/NIMBE) et bénéficiera de son expérience sur les cellules pérovskites à électrode de carbone mésoporeuse. Des échanges avec le LAM (Laboratoire Application Module, DES/LITEN/DTS/SMSP) seront à réaliser en vue de l’encapsulation des cellules (l’étape d’encapsulation ne faisant pas partie du stage mais devant être prise en compte).

    Figure 1 : Architecture triple mésoscopique et coupe MEB d’un dispositif à contre électrode carbone

    Lieu du stage

    CEA Paris-Saclay, laboratoire LICSEN (Laboratoire d’Innovation en Chimie des Surfaces et Nanosciences), 91191 Gif-Sur-Yvette.

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 5 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Non
    • Date limite de candidature : 15 février 2025

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Profil recherché : Étudiant en master 2 ou équivalent (ingénieur) dans les domaines des sciences des matériaux ou de la physique-chimie. Des connaissances en photovoltaïque seraient un plus.

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Frédéric Oswald
    Tél. : +33 (0)1 69 08 21 49
    Email :

    Responsable NIMBE / LICSEN

    Frédéric Oswald
    Tél. : +33 (0)1 69 08 21 49

    30 janvier 2026
    2 février 2026
    5 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
    Postuler

  • Domaine, spécialité : Chimie des matériaux
    Mots-Clés : Capture de CO2, Nanomatériaux, Intelligence Artificielle, Diffusion des Rayons X aux Petits Angles

    Unité d’accueil : NIMBE / LIONS

    Résumé

    Ce stage propose d’explorer la découverte de nouveaux oxydes nanostructurés pour la capture du CO2 en utilisant une approche combinant synthèse robotisée et intelligence artificielle. Le projet vise à valider cette méthodologie innovante tout en identifiant des matériaux aux performances améliorées.

    Sujet détaillé

    L’automatisation des synthèses chimiques assistée par intelligence artificielle ouvre de nouvelles perspectives pour la découverte accélérée de matériaux fonctionnels. Toutefois, la validité de ces approches par rapport aux méthodes conventionnelles reste à établir, notamment pour la synthèse d’oxydes nanostructurés destinés à la capture et la séquestration du CO2.

    Le stage s’articule autour de deux questions scientifiques complémentaires :

    • Validation méthodologique : Déterminer si la synthèse robotisée produit des matériaux équivalents à ceux obtenus par voies conventionnelles, ou si l’automatisation génère des voies de synthèse spécifiques avec des propriétés distinctes
    • Exploration de l’espace des paramètres : Déterminer si l’exploration systématique de multiples paramètres (nature des oxydes, agents nanostructurants, protocoles d’injection) permet d’identifier des matériaux dépassant les performances actuelles en capture de CO2

    Le/la stagiaire mettra en œuvre un protocole expérimental combinant :

    • Synthèses en solution, automatisées (robot Opentrons Flex) et manuelles pour comparaison
    • Caractérisations structurales par diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS, laboratoire et synchrotron)
    • Mesures des propriétés d’adsorption (BET, capture/libération de CO2) en collaboration avec l’ENSTA
    • Programmation pour le pilotage du robot et l’analyse de données

    Cette approche à haut débit permettra d’explorer un espace de paramètres inaccessible par des méthodes conventionnelles.

    Compétences expérimentales développées :

    • Synthèses d’oxydes en solution (méthodes conventionnelles et robotisées)
    • Techniques de caractérisation avancées (SAXS, physisorption, adsorption de gaz)
    • Utilisation d’équipements automatisés et programmation associée

    Compétences méthodologiques développées :

    • Conception d’expériences à haut débit
    • Analyse critique de jeux de données complexes
    • Démarche de validation scientifique rigoureuse

    Le stage offre également l’opportunité de travailler avec des équipements de recherche avancés (synchrotron) et de développer une expertise à l’interface entre chimie des matériaux et méthodes computationnelles.

    Le stage se déroulera au sein d’une équipe de 4 personnes travaillant sur cette thématique, dans un laboratoire d’environ 30 personnes. Le/la stagiaire bénéficiera d’un accès aux équipements suivants :

    • Robot de synthèse Opentrons Flex
    • Diffusion des RX en laboratoire et temps de faisceau synchrotron
    • Laboratoire de chimie pour synthèses et préparations
    • Plateforme de caractérisation de gaz (capture/libération CO2, BET)

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Oui
    • Date limite de candidature : 2 février 2026

    Compétences requises

    Master 2 en sciences des matériaux, chimie du solide, physico-chimie ou disciplines connexes.

    Des connaissances en synthèse d’oxydes et en caractérisations physico-chimiques sont souhaitées. Une appétence pour la programmation constitue un atout significatif pour exploiter pleinement les capacités de l’approche robotisée. Le projet conviendra particulièrement aux candidat·e·s intéressé·e·s par les approches méthodologiques innovantes en science des matériaux et par les questions liées à la transition énergétique.

    Langue : Anglais

    Liens utiles

    Responsable du stage

    David CARRIERE
    Tél. : +33 1 69 08 54 89
    Email :

    Responsable NIMBE/LIONS

    Antoine Thill
    Tél. : +33 1 69 08 99 82

    19 décembre 2025
    2 février 2026
    6 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
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  • Domaine, spécialité : Chimie organique
    Mots-Clés : catalyse, méthodologie de synthèse

    Unité d’accueil : NIMBE / LCMCE

    Résumé

    Face à l’épuisement des ressources fossiles, ce stage explore une alternative : utiliser des esters alkyliques biosourcés comme électrophiles dans les réactions de couplage croisé (type Heck), remplaçant les halogénures organiques polluants. L’objectif est de développer des méthodes catalytiques avec des métaux abondants comme Fe/Co en photo ou thermocatalyse via une catalyse tandem pour activer les liaisons C–O des esters. Le projet s’appuiera sur les travaux du laboratoire en activation d’esters et des résultats préliminaires. Une opportunité de contribuer à une chimie circulaire, applicable aux industries pharmaceutique, agrochimique et des matériaux.

    Sujet détaillé

    Contexte et Sujet

    L’accès facilité à l’énergie et aux matières premières carbonées offert par les ressources fossiles a permis une croissance rapide de la société. Néanmoins, l’épuisement attendu des ressources fossiles et le changement climatique exigent de se tourner vers un modèle plus durable. Les matières premières biosourcées sont une source prometteuse de carbone pour remplacer les produits pétrochimiques, mais elles nécessitent un changement radical du modèle actuel. Alors que le paradigme actuel repose sur la production d’énergie et de molécules organiques à haute valeur ajoutée par des étapes d’oxydation, un modèle basé sur l’économie circulaire du carbone, c’est-à-dire la transformation du CO2 et de la biomasse qui sont déjà des matériaux fortement oxydés, requiert le développement de nouvelles méthodologies de réduction, de désoxygénation et d’utilisation directe de liaisons oxygénées pour accéder à des molécules organiques fonctionnalisées et utiles.

    En chimie organique, les réactions de couplage croisé (Suzuki, Heck, Hiyama,…) représentent l’un des principaux outils permettant de créer des liaisons C–C. Cependant, elles reposent encore aujourd’hui principalement sur l’utilisation d’halogénures organiques comme électrophiles. Dans ce projet, le/la stagiaire aura pour objectif de démontrer que les esters d’alkyle, facilement disponibles et abondants, peuvent servir d’électrophiles dans les réactions de couplage croisé avec les alcènes. Les esters peuvent en effet être directement biosourcés ou facilement synthétisés à partir d’acides carboxyliques et d’alcools, diminuant ainsi l’impact environnemental de la formation de la liaison carbone-carbone.

    Objectifs et Méthodologie

    L’objectif principal du projet sera le développement de couplages croisés de type Heck, conduisant à la formation d’alcènes, catalysés avec des catalyseurs de métaux abondants (Fe, Co…), et en utilisant soit la photoactivation soit l’activation thermique. Pour activer les esters d’alkyle, nous envisageons d’utiliser la catalyse tandem, où deux catalyseurs travailleront en synergie pour effectuer la réaction. Le stage de master s’appuiera sur les recherches en cours dans notre laboratoire sur la réactivité des esters, les activations de la liaison C–O, et des résultats préliminaires non publiés.

    Un financement est disponible pour poursuivre ce projet par une thèse de doctorat à la rentrée 2026.

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Oui
    • Date limite de candidature : 2 février 2026

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Méthodes, techniques :
    Le/la stagiaire développera ses compétences en (photo)catalyse, en synthèse organique et organométallique, en travaillant sous atmosphère inerte (lignes de Schlenk, boîtes à gants), ainsi qu’en analyse de composés chimiques (RMN, GC-MS, IR, rayons X). Le/la stagiaire pourra avoir accès aux techniques modernes pour le développement de systèmes catalytiques, comme l’expérimentation à haut débit (HTE) ou les calculs théoriques au niveau DFT, et y être formé s’il/elle le souhaite. Le laboratoire est entièrement équipé avec des équipements pour réaliser ce projet.

    Langages informatiques et logiciels : N/A

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Lucile Anthore-Dalion
    Tél. : +33 1 69 08 91 59
    Email :

    30 janvier 2026
    2 février 2026
    6 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
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  • Domaine, spécialité : Chimie-physique
    Mots-Clés : transition énergétique, ciment et béton bas carbone, SAXS, microfluidique, automatisation

    Unité d’accueil : NIMBE / LIONS

    Résumé

    Ce projet vise à adapter un microréacteur à ciment, récemment développé pour l’analyse in situ du durcissement par DRX, afin qu’il soit compatible avec la plateforme automatisée DIADEM FastNano de SAXS. L’objectif est de mieux comprendre l’évolution simultanée de la structure et de la porosité des ciments lors des premières étapes de durcissement, un facteur clé pour la capture du CO₂ et les propriétés mécaniques. Le stagiaire participera au développement technique du microréacteur ainsi qu’à la mise en place de scripts pour la collecte et le traitement automatisés des données SAXS.

    Sujet détaillé

    La production de clinker de ciment Portland ordinaire (OPC) représente jusqu’à 8 % des émissions mondiales de CO2. Environ 40 % de ce CO2 provient de l’énergie consommée pour chauffer le calcaire et les argiles bruts nécessaires à la production du clinker, tandis que les 60 % restants sont libérés par les carbonates piégés dans le calcaire. Malheureusement, seule une petite fraction de ce CO2 libéré est recapturée lorsque les ciments durcissent au cours des processus d’hydratation standard. Afin de réduire les émissions nettes de CO2, un nombre croissant de chercheurs et de start-ups (par exemple CarbonCure, Fortera) travaillent à la mise en place d’un processus de durcissement du ciment combinant hydratation et carbonatation afin de recapturer le CO2 libéré. Cependant, la carbonatation accélérée du ciment est un phénomène mal compris qui peut se dérouler selon des voies complexes en plusieurs étapes.

    En raison de sa densité, de sa dureté et de son opacité, les processus de durcissement du ciment sont extrêmement difficiles à étudier. Pour relever ce défi, notre laboratoire a récemment mis au point un « microréacteur » à ciment qui permet d’analyser en temps réel le durcissement du ciment et l’a utilisé pour étudier l’évolution de la structure des ciments à l’aide de la diffraction des rayons X (DRX). L’objectif de ce stage est d’adapter le microréacteur pour qu’il puisse être utilisé sur la nouvelle plateforme automatisée DIADEM FastNano de diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS). En plus d’obtenir des informations structurelles par XRD, la SAXS nous permettra de découvrir l’évolution de la porosité des ciments au cours des premières étapes de durcissement, ce qui est crucial pour le transport du CO2 et la résistance mécanique. Le stagiaire nous aidera à développer le matériel du microréacteur pour effectuer l’analyse SAXS in situ et les scripts associés pour la collecte et le traitement automatisés des données SAXS.

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Oui
    • Date limite de candidature : 2 février 2026

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Méthodes, techniques : SAXS/WAXS, DRX, impression 3D

    Langages informatiques et logiciels : Python, pySAXS

    Liens utiles

    Site web du laboratoire : NIMBE/LIONS

    Page personnelle du responsable de stage : Mark Levenstein

    Responsable du stage

    Mark Levenstein
    Tél. : 01 69 08 57 34
    Email :

    Responsable NIMBE / LIONS :

    Antoine Thill

    30 janvier 2026
    2 février 2026
    6 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
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  • Domaine, spécialité : CHIMIE
    Mots-Clés : synthèse, batterie

    Unité d’accueil : NIMBE / LEDNA

    Résumé

    L’intégration d’une électrode de référence dans un accumulateur permet de mesurer le potentiel électrochimique d’une électrode donnée sans influencer le fonctionnement de la batterie. Cette mesure du potentiel permet de comprendre les mécanismes de vieillissement de la batterie et donc d’optimiser les performances de ces dernières. Le but de ce projet de recherche en Master 2 est de synthétiser les matériaux d’électrodes susceptibles d’être utilisés dans les batteries Na-ion.

    Sujet détaillé

    Face à la demande croissante en stockage mobile d’énergie et en particulier dans le secteur de l’automobile, les recherches s’orientent à la fois vers de nouvelles technologies de batteries offrant de nouvelles perspectives en matière de capacité de stockage et de sécurité, mais aussi à des mesures de diagnostic permettant de déceler les mécanismes de vieillissement des batteries. Dans ce contexte, Il est particulièrement intéressant de développer des matériaux d’électrodes de référence pour les batteries Na-ion.

    Le laboratoire des Édifices Nanométriques du service NIMBE est spécialiste de la synthèse de différents types de nanomatériaux pour répondre aux défis sociétaux des secteurs de l’énergie, de l’environnement ou encore de la santé. Dans le cadre de ses activités de recherche, le laboratoire développe plusieurs méthodes de synthèse permettant d’obtenir des nanoparticules à façon (contrôle de la composition chimique, de la taille et de la morphologie des nanoparticules). Dans le cadre de ce projet, un travail d’analyse de l’état de l’art sera fait pour déterminer les matériaux pertinents pour l’application. Ceux-ci seront synthétisé par différents procédés tels que des voies de synthèses comme les synthèses solvothermale assistées par micro-ondes sous air ou sous atmosphère inerte.

    Les matériaux synthétisés seront finement caractérisés : des techniques classiques telles que la diffraction des rayons X sur poudre (structure cristallographique), des analyses SEM (taille des particules et morphologie). Des mesures par voltamètrie cyclique compléteront ce panel pour étudier les propriétés électrochimiques ces matériaux. Les matériaux présentant les meilleures propriétés seront mis en œuvre par les partenaires du projet comme matériau actif pour la réalisation d’électrode de référence et testés électro-chimiquement.

    Ce projet est en collaboration avec plusieurs partenaires possédant des expertises complémentaires notamment en instrumentation de cellules électrochimiques ou encore en caractérisation post-mortem des batteries (CEA/LITEN à Grenoble). Des réunions entre les différents partenaires auront lieu pendant le déroulement du stage.

    Références :
    [1] L. Baggetto, et al., J. Phys. Chem. C, 118 (2014), pp. 7856-7864
    [2] L. Baggetto et al., Electrochem. Commun. 2013, 34, 41– 44
    [3] Y. Zhu, et al., Nanoscale, 5 (2013), pp. 780-787
    [4] Z. Jian, et al. Electrochem. Commun., 14 (2012) 86-89.
    [5] X. Zhang, et al. Nanoscale, 2019, 11, 2556.
    [6] T. Akçay, et al., ACS Applied Energy Materials 2021 4 (11), 12688-12695

    Lieu du stage

    CEA-Saclay, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Non
    • Date limite de candidature : 5 janvier 2026

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Méthodes, techniques :
    Synthèse inorganique (par micro-onde, par voie sol-gel, par combustion), DRX, MEB, IR, BET, électrochimie

    Langages informatiques et logiciels :
    Suite Office 2021, Origin

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Suzy SURBLE
    Tél. : 01 69 08 69 16
    Email :

    Responsable NIMBE / LEDNA

    Suzy SURBLE
    Tél. : 01 69 08 69 16

    9 janvier 2026
    2 février 2026
    6 mois
    France
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  • Domaine, spécialité : CHIMIE
    Mots-Clés : Chimie des polymères, Valorisation de déchets plastiques

    Unité d’accueil : NIMBE / LCMCE

    Résumé

    Stage R&D sur une voie chimique innovante de valorisation de déchets nylons

    Sujet détaillé

    Les matériaux polyamides, notamment le nylon 6 et le nylon 6/6, sont très utilisés dans le domaine des fibres ou des plastiques d’ingénierie pour divers secteurs d’applications (textile, automobile, construction, etc.). Malgré le développement de voies de réemploi pour prolonger la durée de vie des produits, l’utilisation intensive de ces nylons conduit inévitablement à une accumulation de déchets. Actuellement, ces derniers sont essentiellement stockés (mis en décharge ou enfouis) ou incinérés. Le stockage, comme l’incinération, ne sont pas des solutions pérennes sur le long terme. Ils entraînent un gaspillage des matières, une perte économique et causent de nombreuses pollutions. Le développement de procédés mécanique et/ou chimique de recyclage, plus respectueux de l’environnement, est absolument nécessaire.

    Contrairement aux rares recyclages actuels de ces plastiques, le procédé UPNYL innovant mis au point au laboratoire (LCMCE au CEA) transforme chimiquement les polyamides en nouveaux matériaux à haute valeur ajoutée. Cette méthode donne accès à des composés innovants tout en s’attaquant au problème de gestion des déchets polyamides.

    Ce projet de stage visera à optimiser le procédé UPNYL de surcyclage chimique en vue d’évaluer la performance des nouveaux polymères obtenus à partir de déchets nylons et de monter en échelle cette technologie. Les résultats de ce stage seront clefs pour mener à bien le transfert de cette technologie et avoir une vision précise du positionnement de la future start-up.

    Au cours de ce stage, vous développerez notamment vos compétences en catalyse, en synthèse organique et organométallique et en chimie des polymères, en travaillant sous atmosphère inerte (lignes de vide-argon, boîtes à gants), ainsi qu’en analyse de composés chimiques (RMN, GC-MS, IR, GPC, HPLC, analyse élémentaire).

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Non
    • Date limite de candidature : 2 février 2026

    Compétences requises

    Langue : Anglais

    Méthodes, techniques :
    Catalyse, en synthèse organique et organométallique,
    Manipulation sous atmosphère inerte (lignes de vide-argon, boîtes à gants) et analyse de composés chimiques (RMN, GC-MS, IR, GPC, HPLC, analyse élémentaire).

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Marie Kobylarski
    Tél. : +33 1 69 08 87 89
    Email :

    30 janvier 2026
    2 février 2026
    6 mois
    CEA Saclay, (91) Essonne, France
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  • Domaine, spécialité : CHIMIE
    Mots-Clés : Organic chemistry

    Unité d’accueil : NIMBE / LICSEN

    Nanostructures à base de porphyrines

    Résumé

    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.

    Sujet détaillé

    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) pouvant conduire à des porphyrines pi-étendues et/ou des nanostructures mono- et bidimensionnelles.[6-8] 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 Paris-Saclay), en optique (LuMIn, ENS et Université Paris-Saclay) et en microscopie à effet tunnel (ISMO, Université Paris-Saclay et IM2NP/CINaM Aix-Marseille Université). 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] 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, 22137-22142.
    • [7] J. Pijeat, L. Chaussy, R. Simoës, J. Isopi, J.-S. Lauret, F. Paolucci, M. Marcaccio and S. Campidelli, ChemOpen, 2021, 10, 997-1003.
    • [8] M. Baljozovic, J. Pijeat, S. Campidelli and K.-H. Ernst, J. Am. Chem. Soc., 2024, 146, 50, 34600–34608.

    Lieu du stage

    CEA Saclay, (91) Essonne, France

    Conditions de stage

    • Durée du stage : 5-6 mois
    • Niveau d’étude requis : Bac+5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite possible en thèse : Oui
    • Date limite de candidature : 5 décembre 2025

    Compétences requises

    • Méthodes, techniques : Synthèse organique, RMN, spectrométrie de masse.
    • Langue : Anglais

    Liens utiles

    Responsable du stage

    Stéphane CAMPIDELLI
    Tél. : +33 1 69 08 51 34
    Email :

    Responsable NIMBE / LICSEN

    Frédéric OSWALD

    31 décembre 2025
    2 février 2026
    5 mois
    6 mois
    France
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  • Domaine, spécialité : CHIMIE
    Mots-clés : Chimie organique

    Unité de recherche : NIMBE / LICSEN

    Synthèse et étude des matériaux graphéniques

    Résumé

    Le terme « graphène » recouvre toute une famille de matériaux. Dans le cadre de ce stage, nous proposons de fabriquer, par des méthodes de synthèse organique, des nanoparticules de graphène afin d’étudier leurs propriétés optiques et qui pourront servir de base à la réalisation de matériaux à base de graphène.

    Sujet détaillé

    Depuis la découverte du graphène, une grande attention a été portée à la fabrication de matériaux liés au graphène tels que les nanoparticules [1,2] et les nanorubans [3-5] de graphène en utilisant l’approche « bottom-up ». Cette approche, basée sur la chimie organique et la synthèse d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) géants, est le seul moyen de contrôler la structure au niveau atomique, ce qui permet de lier précisément les propriétés électroniques à la structure (taille, symétries, forme des bords, etc.) des nanographes.

    Si la photophysique des dérivés de l’hexabenzocoronène est relativement bien connue [6], presque aucune caractérisation optique avancée n’a été réalisée sur des structures plus grandes. En 2018, nous avons rapporté des expériences de spectroscopie à molécule unique sur les molécules dites superphénalènes C96(C12H25)6 [7]. Nous avons montré que les nanoparticules de forme triangulaire sont des émetteurs de photons uniques efficaces et stables à des températures ambiantes et cryogéniques [8-9]. Plus récemment, nous avons synthétisé une famille de nanoparticules allongées contenant jusqu’à 132 atomes de carbone hybridés sp2. Ces nanoparticules présentent des propriétés optiques exceptionnelles, telles que des rendements quantiques proches de 100% et l’émission de photons uniques [10,11].

    Ce projet vise à répondre aux questions scientifiques suivantes : à partir de quelle taille les molécules conjuguées commencent-elles à se comporter comme des solides ? Existe-t-il une nouvelle physique aux échelles intermédiaires, ou la transition est-elle abrupte ? Pour répondre à ces questions, nous augmenterons progressivement la longueur et la largeur des nanoparticules par synthèse contrôlée, et suivrons l’évolution des propriétés photophysiques pas à pas jusqu’à atteindre la situation où la cohérence spatiale de l’exciton est plus petite que la taille de la particule.

    Le sujet de ce stage est la chimie moléculaire. Les techniques classiques de chimie seront utilisées (hottes de chimie, atmosphère inerte, rampe de Schlenk vide/argon, etc.) Les matériaux seront caractérisés par spectroscopie RMN, UV-Vis-NIR, spectroscopie de photoluminescence et spectrométrie de masse (MALDI-TOF). Pour ce projet, le candidat doit avoir une solide formation et un goût prononcé pour la chimie organique. L’étude des propriétés photophysiques des matériaux sera réalisée en collaboration avec le laboratoire Lumière, Matière et Interfaces (LuMIn) de l’ENS et de l’Univ. Paris-Saclay.

    Références :

    1. Wu, J. ; Pisula, W. ; Müllen, K. Chem. Rev. 2007, 107, 718.
    2. Narita, A. ; Wang, X. Y. ; Feng, X. ; Müllen, K. Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 6616.
    3. Pijeat, J. ; Lauret, J.-S. ; Campidelli, S. « Bottom-up approach for the synthesis of graphene nanoribbons ». Dans Graphene Nanoribbons, Brey, L., Seneor, P., Tejeda, A., Eds ; IOP Publishing Ltd : 2020 ; p 2.1-2.25.
    4. Niu, W. ; Ma, J. ; Feng, X. Acc. Chem. Res. 2022, 55, 3322.
    5. Chen, Z. ; Narita, A. ; Müllen, K. Adv. Mater. 2020, 32, 2001893.
    6. Haines, P. ; Reger, D. ; Träg, J. ; Strauss, V. ; Lungerich, D. ; Zahn, D. ; Jux, N. ; Guldi, D. M. Nanoscale 2021, 13, 801.
    7. Zhao, S. ; Lavie, J. ; Rondin, L. ; Orcin-Chaix, L. ; Diederichs, C. ; Roussignol, P. ; Chassagneux, Y. ; Voisin, C. ; Müllen, K. ; Narita, A. ; Campidelli, S. ; Lauret, J.-S. Nat. Commun. 2018, 9, 3470.
    8. Liu, T. ; Tonnelé, C. ; Zhao, S. ; Rondin, L. ; Elias, C. ; Medina-Lopez, D. ; Okuno, H. ; Narita, A. ; Chassagneux, Y. ; Voisin, C. ; Campidelli, S. ; Beljonne, D. ; Lauret, J.-S. Nanoscale 2022, 14, 3826.
    9. Liu, T. ; Carles, B. ; Elias, C. ; Tonnelé, C. ; Medina-Lopez, D. ; Narita, A. ; Chassagneux, Y. ; Voisin, C. ; Beljonne, D. ; Campidelli, S. ; Rondin, L. ; Lauret, J.-S. J. Chem. Phys. 2022, 156, 104302.
    10. Medina-Lopez, D. ; Liu, T. ; Osella, S. ; Levy-Falk, H. ; Rolland, N. ; Elias, C. ; Huber, G. ; Ticku, P. ; Rondin, L. ; Beljonne, D. ; Lauret, J.-S. ; Campidelli, S. Nat. Commun. 2023, 14, 4728.
    11. Levy-Falk, H. ; Capelle, O. ; Liu, T. ; Medina-Lopez, D. ; Deleporte, E. ; Campidelli, S. ; Rondin, L. ; Lauret, J.-S. Phys. Status Solidi B 2023, 260, 2300310.

    Lieu du stage

    Saclay, France

    Conditions du stage

    • Durée du stage : 5-6 mois
    • Niveau d’étude : Bac 5
    • Formation : Master 2
    • Poursuite en thèse de doctorat : Oui
    • Date limite d’inscription : 5 décembre 2025

    Compétences requises

    Méthodes et techniques utiles:
    Synthèse organique, RMN, spectrométrie de masse, spectroscopie d’absorption et de photoluminescence

    Langue : Anglais

    Liens utiles :

    Site web du laboratoire : NIMBE/LICSEN

    Responsable du stage

    Stéphane CAMPIDELLI
    Tél : 33 1 69 08 51 34
    Email :

    Responsable du laboratoire : NIMBE / LICSEN

    Frédéric OSWALD

    30 décembre 2025
    2 février 2026
    5 mois
    6 mois
    France
    Postuler