UMR 3685 NIMBE : Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Énergie

NIMBE (Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Énergie) est une Unité Mixte de Recherche CEA‐CNRS (UMR 3685), spécialisée dans la conception, le façonnage et l'analyse de la matière de l’échelle du micron à l'échelle nanométrique, ainsi que la compréhension des mécanismes physicochimiques et leurs synergies à ces échelles.

L'ensemble de ces approches est appliqué en priorité aux grands enjeux sociétaux que sont les (nano)matériaux pour la gestion durable de l’énergie, le traitement de l'information, l’environnement, le diagnostic biomédical, le patrimoine…

NIMBE compte une centaine de chercheurs et techniciens permanents et s’appuie sur 7 laboratoires, tous membres d’un Labex :

L’unité fait partie des membres fondateurs de la Fédération de chimie physique du plateau de Saclay (FR3510 CNRS).

 

Ses principaux domaines d’activité sont :

  • Synthèse de nano-objets et matériaux nanostructurés, mise en forme et (nano)caractérisation et simulation: nanotubes de carbone et d'imogolite, nanoparticules par voies CVD et colloïdale, oxydes semiconducteurs poreux, copolymères à blocs…; mécanismes de nucléation, dynamique et réactivité dans les nanosystèmes; interfaces et fluides confinés; études sur les éléments légers dans les matériaux pour l'énergie; effets relativistes, équations intégrales.
  • Nanochimie pour l’électronique : Co-intégration; lithographie douce; électronique moléculaire; électronique souple imprimée; architectures innovantes.
  • Nanochimie pour la santé, l’environnement et le patrimoine : Capteurs et biocapteurs; imagerie RMN des interactions biologiques, notamment par des biosondes utilisant les gaz hyperpolarisés; auto-assemblage peptidique; vectorisation de médicaments; interactions entre vivant et environnement, toxicité, écotoxicité; archéométrie, patrimoine.
  • Nanochimie pour la gestion durable de l'énergie : Stockage électrochimique (batteries); stockage chimique (H2, CO2); conversion chimique-électrique (Piles à Combustible); conversion lumière-électrique (photovoltaïque); cycles de vie et durabilité des matériaux; nanochimie et autres filières énergétiques.
  • Instrumentation et modélisation en nanosciences : RMN portable; RMN ultrasensible par bruit de spin; détection de nanoparticules par spectrométrie de masse…

Presentation of the Division "Nanosciences and Innovation for Materials, Biomedicine and Energy ".

 

The "Nanosciences and Innovation for Materials, Biomedicine and Energy " research Unit

NIMBE (Nanosciences and Innovation for Materials, Biomedicine and Energy) is  a CEA-CNRS Joint Research Unit (UMR 3685), specialized in the design, shaping and analysis of matter from the micron to the nanometer scale, as well as the understanding of physicochemical mechanisms and their synergies at these scales.

All of these research approaches are applied in priority to the major societal challenges of (nano)materials for sustainable energy management, information processing, environment, biomedical diagnostics, ancient heritage materials, etc...

NIMBE gather about a hundred permanent scientists and technicians and relies on 7 laboratories (see above), all members of a Labex (Excellence laboratories).

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NIMBE (Nanosciences and Innovation for Materials, Biomedicine and Energy) est une nouvelle Unité Mixte de Recherche CEA‐CNRS (UMR 3685), spécialisée dans la conception, le façonnage et l'analyse de la matière de l’échelle du micron à l'échelle nanométrique, ainsi que la compréhension des mécanismes physicochimiques et leurs synergies à ces échelles.

L'ensemble de ces approches est appliqué en priorité aux grands enjeux sociétaux que sont les (nano)matériaux pour la gestion durable de l’énergie, le traitement de l'information, l’environnement, le diagnostic biomédical, le patrimoine…

NIMBE compte une centaine de chercheurs et techniciens permanents et s’appuie sur 7 laboratoires, tous membres d’un Labex :

 
#2301 - Màj : 03/10/2022
Thèmes de recherche

Biologie et santé / Biology and health @ NIMBE

Plusieurs laboratoires du NIMBE ont une activité de recherche en lien avec la biologie ou la santé : Le LICSEN développe des technologies innovantes permettant d'obtenir des surfaces et nanostructures fonctionnalisées qui ont de multiples applications pour la biologie et les soins de santé : biocapteurs, implants, administration de médicaments, surfaces bactéricides...

 Biologie et santé / Biology and health @ NIMBE
 Économie circulaire - environnement @ NIMBE

Économie circulaire - environnement @ NIMBE

Plusieurs thématiques de recherche du NIMBE concourent à mieux contrôler notre environnement (analyse, méthodes) et assurer la meilleure gestion possible de nos déchets : Recyclage  (LICSEN) La maitrise de nos ressources en éléments chimiques de haute valeur, la nécessité de ne plus rejeter de carbone fossile dans l'atmosphère imposent aujourd'hui une transition énergétique et économique majeure, où le recyclage de nos matières premières (terres rares, plastiques, CO2.

Matériaux, nanomatériaux, matériaux pour l'électronique, l'énergie et matériaux du patrimoine @ NIMBE

Les recherches fondamentales sur les matériaux permettent de développer des méthodes pour élaborer des matériaux complètement nouveaux aux propriétés originales. Ces recherches permettent d'adapter les matériaux pour obtenir les meilleures performances dans la réaliation de dispositifs électroniques ou optiques.

 Matériaux, nanomatériaux, matériaux pour l'électronique, l'énergie et matériaux du patrimoine @ NIMBE
Groupes de recherche / Laboratoires
Le Laboratoire "Archéomatériaux et Prévision de l’Altération" LAPA réunit des équipements et des chercheurs du CEA (NIMBE) et du CNRS (NIMBE UMR3685 et IRAMAT UMR7065). Le LAPA est spécialisé dans l’étude des systèmes composites constitués pour partie de matériaux métalliques.
Laboratoire archéomatériaux et prévision de l'altération (LAPA)
Laboratoire d'Etude des Eléments Légers (LEEL)
Au sein du Laboratoire d’Étude des Éléments Légers (LEEL), les thèmes de recherche se concentrent autour du comportement des éléments légers dans les matériaux pour l'énergie. Les activités vont de la synthèse des matériaux à la caractérisation.
Laboratoire de Chimie Moléculaire et Catalyse pour l'Energie (LCMCE)
LCMCE
Le Laboratoire de Chimie Moléculaire et Catalyse pour l'Energie (LCMCE) est spécialisé dans l’étude et la synthèse de composés moléculaires actifs, basés sur la chimie des métaux de transition, des éléments f et des éléments du groupe principal.
Responsable : Mathieu Pinault Le LEDNA (Laboratoire Edifices Nanométriques) comprend 18 permanents et une douzaine de doctorants, post-doctorants et CDD. Axée sur la recherche fondamentale en nanosciences, son expertise porte sur le développement, selon une approche bottom-up, de méthodes de synthèse et d’élaboration de nano-objets ou matériaux nanostructurés originaux.
Laboratoire Edifices Nanométriques (LEDNA)
Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)
LIONS    
Gold, emulsions, imogolites and microfluidics Découvrez le site internet du groupe Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramoléculaire  (LIONS).   Discover the internet WEBsite of the LIONS (Interdisciplinary Laboratory on Nanoscale and Supramolecular Organization).
LSDRM
     Le Laboratoire de Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LSDRM) fait partie du NIMBE - UMR CEA-CNRS 3685. Les recherches menées au LSDRM sont centrées sur le développement et l’utilisation de la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN).
Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LSDRM)
Domaines Techniques
Spectrométrie de masse
La spectrométrie de masse est une technique instrumentale d’analyse reposant sur la séparation, l’identification et la quantification des éléments constitutifs d’un échantillon en fonction de leur masse. Ainsi les atomes, molécules ou aggrégats sont extraits sous forme d'ions, puis triés par un système dispersif : secteur de champ électrique ou magnétique, filtre quadripolaire ou temps de vol.

Analyse chimique en ligne au LEDNA

Si les surfaces possèdent intrinsèquement des propriétés intéressantes (propriétés optiques ou magnétiques, interface électronique, catalyse, fonction biologique, ...), des fonctions spécifiques peuvent être ajoutées par nanostructuration, ou en déposant un revêtement, ou encore par l'adsorption ou le greffage de molécules aux propriétés spécifiques.

Dépôt de films minces à partir de la voie liquide

Dépôt en phase vapeur (PVD) couplé à un jet de nanoparticules, pour la synthèse de revêtements nanocomposites

Imprégnation et polissage

Mesures électrochimiques et électriques

Fonctionnalisation de surface / surface functionnalisation
Rayons X
Les rayons X, rayonnement électromagnétique au delà de l'ultra-violet lointain, couvrent une gamme de longueur d'onde autour du dixième de nanomètre. Cette distance est de l'ordre de la distance entre atomes dans la matière condensée. Ainsi les rayons X peuvent interagir avec ces atomes (diffraction) ou les électrons (diffusion).

Diffraction des rayons X : "D2 Phaser Brucker" au LEDNA

Patrick Berthault (NIMBE) et C. Fermon (SPEC)
Alternative à la diffraction des rayons X, la RMN est une méthode ben adaptée à l’étude des protéines et la caractérisation des produits chimiques de synthèse, ainsi que l’étude des matériaux désordonnés comme les verres, les polymères ou les bétons.

Instrumental setups @ LSDRM

Noble gas spin-exchange optical pumping (SEOP) setup in a van

La RMN à l 'IRAMIS
Microscopies électroniques TEM, MEB et LEEM/PEEM
Plusieurs types de microscopies électroniques sont disponibles à l'IRAMIS : - Microscopie à transmission (TEM : Transmission Electron Microscope), qui permet d'atteindre les plus hautes résolutions par diffusion/difffraction d'un faisceau d'électrons à travers un échantillon ultra-mince - Microscopie MEB et MEB-FEG (SPAM et SIS2M), ou microscopie à balayage, pour laquelle un faisceau d'électrons balaye la surface  de l'échantillon permettant d'obtenir une image de sa surface.

Microscopies électroniques au LEDNA

L'éclairement, par un rayonnement suffisamment énergétique, de la surface d'un matériau peut conduire à l'émission d'électrons dont la spectroscopie (étude en énergie) apporte des informations sur la composition de la surface étudiée.

Spectrométrie de photoélectrons X (XPS)

X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)

Spectroscopies électroniques
Diffusion des Rayons X aux petits angles / Small Angle X-Rays Scattering (SAXS)
X-rays are used to investigate the structural properties of solids, liquids or gels. Photons interact with electrons, and provide information about the fluctuations of electronic densities in heterogeneous matter. A typical experimental set-up is shown on Figure : a monochromatic beam of incident wave vector is selected and falls on the sample. The scattered intensity is collected as a function of the so-called scattering angle 2 teta.

SWAXS Lab -Saclay : The SAXS/ GISAXS/ X-ray reflectomer beamline

Les nanotechnologies requièrent de réaliser des édifices complexes à l'échelle atomique. Ceux-ci sont généralement réalisées par dépôts sur un substrat (métal ou oxyde).

Synthèse de nanoparticules par pyrolyse laser

Dépôts, croissance, films minces
Advanced Electrochemical Microscopy (SECM)
La microscopie électrochimique (SECM, pour Scanning ElectroChemical Microscopy) est une technique électrochimique qui s’est développée à partir de la fin des années 90. Elle consiste à approcher une électrode de taille micrométrique d’une surface qu’on cherche à étudier.
Permanents impliqués : Mickaël Bouhier, Jean-Charles Méaudre. La Reflectance Transformation Imaging (RTI), ou imagerie de transformation par réflectivité, est une méthode d’imagerie basée sur la compilation de clichés dont la seule variable est l’orientation de la source lumineuse. Cette technique, dite 2.
Elaboration d'un outil d'acquisition RTI open source (Reflectance Transformation Imaging)
Electrochimie
L'électrochimie est utilisée dans une large diversité de situations, que ce soit pour analyser des processus (corrosion, mécanismes de réactions en solution, etc... ) ou pour caractériser des matériaux -entre autre pour l'énergie.
A l’IRAMIS,  l’électrochimie est utilisée dans une large diversité de situations, que ce soit pour analyser des processus  (corrosion, mécanismes de réactions en solution, etc... ) ou pour caractériser des matériaux. Dans ce dernier volet, l’iramis a de nombreuses activités en électrocatalyse, dans les batteries, ou en biodétection.
La microfluidique est la science et la technologie des systèmes qui manipulent et transforment  de petites quantités de fluides (nanolitre à attolitre), en utilisant des canaux de quelques dizaines à plusieurs centaines de micromètres de dimension.  Depuis une décennie, la microfluidique est devenue un outil puissant  utilisé en recherche fondamentale et appliquée.
Microfluidique
Voir aussi
Voir aussi
Laboratoire d'Innovation en Chimie des Surfaces et Nanosciences (LICSEN) :   Chemical Functionnalization of Surfaces ► Mechanisms of surface and nanomaterial modifications ► Application-oriented surface modifications : Graftfast®, Polymer metallization, the SEEP process, Substitution of Cr(VI), Antibacterial surfaces, Surfaces for water depollution ► Local chemical functionnalization using printing techniques     Chemistry of Nanomaterials ► Bottom-up synthesis of graphene quantum dots : single photon emitters ► Fonctionnalization of nanocarbons : carbon nanotubes, fullerenes, graphene ► Graphene oxide chemistry : synthesis and manipulation of graphene oxide, graphene oxide local reduction and electrochemical functionnalization     PV, Catalysis & Photo-catalysis for Energy ► Proton exchange membrane fuel cell and Electrolyzer : bio-inspired catalysts for hydrogen evolution and uptake, oxygen reduction reaction : bio-inspired catalysts, N-enriched carbon nanotubes, non-noble metal catalysts ► Photovoltaic : Perovskite-based solar cells (halide ionic migration (2017), degradation mechanisms (2018).
Laboratory 'Structure and Dynamics by Magnetic Resonance' :   Version française   The Laboratory 'Structure and Dynamics by Magnetic Resonance' (LSDRM) belongs to NIMBE, UMR CEA/CNRS 3685. The research axes are centered on the conception and the use of new NMR tools. Cutting edge methods and original approaches are proposed, from instrumental developments to molecular simulations.
Faits marquants scientifiques
13 septembre 2023
Le graphène, matériau bidimensionnel, possède des propriétés mécaniques et électroniques remarquables pouvant permettre de multiples applications : renforcement de matériau composites, dispositifs de stockage d'énergie électrique… La réduction de taille de ce matériau 2D, en éléments de taille nanométriques bien calibrées lui apporte de nouvelles propriétés originales qui méritent d'être plus largement étudiées.
29 juin 2023
Du fait de leurs propriétés, les nanoparticules de dioxyde de titane sont largement utilisées dans les produits de consommation, notamment comme additif alimentaire, dans les cosmétiques ou comme pigment. Jusqu’à présent, elles étaient considérées comme chimiquement stable et insoluble.
09 juin 2023
Les déchets plastiques rejetés dans la nature se fragmentent jusqu'à former des micro- et nano-particules. De plus en plus de missions exploratoires et d’études montrent que ces particules sont aujourd'hui présentes dans de nombreux compartiments environnementaux.
24 mai 2023
Les batteries à flux redox (RFB) présentent le grand avantage de dissocier la quantité d'énergie stockée et la puissance délivrée. Elles sont donc spécifiquement adaptées au stockage des énergies intermittentes (solaire, éolienne).
15 mars 2023
Découverte : Notre-Dame de Paris est désormais identifiée comme la première cathédrale gothique de l’histoire, où le fer a été pensé comme un véritable matériau de structure, en une synthèse des innovations de l'époque.
14 mars 2023
Les plastiques, légers et peu onéreux, sont souvent préférés comme matériaux de contenant pour les produits alimentaires, ménagers ou de pharmacie. Une recherche active reste de mise pour garantir que le plastique choisi est bien inerte vis-à-vis du contenu et ne détériorera pas ses qualités.
29 septembre 2022
Face au défi mondial de la transition énergétique et de l’indépendance énergétique, d'intenses recherches académiques et industrielles sont poursuivies sur différents dispositifs de stockage d'énergie, dont les batteries et les super-condensateurs, pour atteindre une production d'électricité décarbonée.
08 juin 2022
Du fait de leurs propriétés optiques dans le domaine visible, les nanoparticules d’or (Au-NPs) ont de nombreuses applications dans multiples domaines et plusieurs entreprises produisent et commercialisent aujourd'hui des Au-NPs, en particulier aux USA et en Asie.
13 avril 2022
Les molécules possédant une liaison Si-H, ou hydrosilanes*, sont des composés essentiels dans l’industrie du silicium, mais leur production est difficile et énergivore.
13 janvier 2022
Depuis fin 2018, l'Alliance NTU Singapour - CEA pour la recherche en économie circulaire (SCARCE), premier laboratoire commun du CEA localisé à l’étranger, focalise ses efforts sur le recyclage des déchets électroniques.
13 septembre 2021
Pour le stockage de l’énergie, les batteries lithium-oxygène (Li-O2) sont envisagées comme une alternative prometteuse aux batteries lithium-ion actuelles. Elles offrent en effet des énergies spécifiques théoriques bien plus élevées que les batteries actuelles (~ 3500 Wh/kg vs. 160 Wh/kg pour le Li-ion).
10 juin 2021
Les équipes NIMBE/LIONS du CEA-Iramis et "Régulation transcriptionnelle des génomes" de CEA-Joliot/I2BC se sont associées pour développer et valider un système innovant d’automatisation de cultures de cellules.
18 mai 2021
Les batteries d'accumulateurs rechargeables lithium-oxygène (Li-O2), ou lithium-air, sont des alternatives possibles aux batteries lithium-ion pour le stockage de l'énergie. Elles offrent en effet une énergie spécifique théoriquement élevée de l'ordre de ~ 3500 Wh kg-1, plus de dix fois supérieure à celle des accumulateurs Li-ion actuels.
12 mars 2021
Les imogolites sont des nanotubes d’aluminosilicate à forte courbure interne, dont l'architecture en fil nanométrique se prête à de multiples possibilités de fonctionnalisations chimiques.
26 janvier 2021
La "corona" désigne l'enveloppe de protéines qui entoure spontanément toute nanoparticule plongée dans un milieu biologique. Elle joue un rôle important dans les mécanismes couramment en jeu en nanomédecine et nanotoxicologie.
21 janvier 2021
Après le retraitement des combustibles nucléaires, le stockage des déchets radioactifs ultimes est une nécessité.
08 novembre 2020
L'électrification automobile et le stockage des énergies renouvelables sont aujourd'hui dominés par la technologie des batteries Li-ion, qui dépend de ressources comme le lithium, le graphite, le cuivre et certains métaux de transition disponibles en quantités limitées et/ou géographiquement inégalement répartis.
20 octobre 2020
Le CEA, associé à l’ENS Paris-Saclay, et les Universités de Rennes et de San José (USA), a développé de nouvelles molécules émettrices de lumière pour la réalisation de diodes électroluminescentes organiques (OLEDs).
28 septembre 2020
Inauguré en mars 2019, le laboratoire commun entre l'Université technologique Nanyang (NTU) de Singapour et le CEA affiche ses premières publications co-signées par des chercheurs de NTU, du CEA-Iramis (NIMBE/LICSEN), de l’ICSM et de la DES à Marcoule.
22 septembre 2020
La contamination bactérienne des surfaces est une problématique majeure dans de nombreux domaines, comme le médical ou l’agroalimentaire. La physiologie particulière des bactéries en surface et le développement de souches multi-résistantes sont deux facteurs qui réduisent l'efficacité des agents antimicrobiens.
12 juillet 2020
Les nanomédicaments sont considérés comme des thérapies prometteuses pour le traitement du cancer. Cependant, leur utilisation clinique reste encore limitée, dû en partie au fait que leur comportement biologique n'est pas encore vraiment élucidé.
12 juin 2020
Dans la production industrielle de méthanol (CH3OH), l'atome de carbone est usuellement issu du méthane (CH4), provenant pour l'essentiel de gisements de pétrole, gaz naturel et de schistes. Une nouvelle stratégie pour préparer le méthanol à partir de l'acide formique (HCOOH), lui-même issu du CO2, est présentée par une équipe du NIMBE/LCMCE.
14 avril 2020
Les études sur l'influence de rayonnements de toutes natures sur la matière biologique ont des enjeux à la fois pour la protection de la santé et pour les moyens thérapeutiques qu'elles peuvent offrir. Radiobiologie (effets de particules ionisantes) et photobiologie (effets de la lumière) contribuent chacun dans leur domaine.
07 janvier 2020
Formuler un substitut sanguin capable de transporter efficacement l’oxygène, sans toxicité biologique ou chimique, et dont la préparation serait peu coûteuse pour de très grandes quantités, est un graal qui remonte au XVIIème siècle [1].
18 septembre 2019
Des chercheurs de l’I2BC@Saclay et de l’UMR NIMBE, en collaboration avec le Laboratoire Léon Brillouin (LLB), ont analysé la structure de la couronne composée de deux protéines modèles adsorbées sur des nanoparticules de silice, en utilisant la technique de diffusion des neutrons aux petits angles.
11 septembre 2019
La réduction catalytique de composés organiques comportant des liaisons C=O suscite de nombreuses études en chimie fine pour former des molécules d’intérêt (éthers, alcools…), mais l’obtention sélective d’un produit de réaction est parfois difficile. Le choix du catalyseur et du réducteur joue ici un rôle essentiel.
23 avril 2019
Cette étude propose une méthode innovante de détection de protéines intracellulaires qui associe fluorescence et résonance magnétique, en combinant l’utilisation d’un fluorophore activable de très petite taille et l’exploitation de la grande sensibilité d’un traceur RMN non toxique, le xénon, dont le spin nucléaire est hyperpolarisé.
12 février 2019
​​Des chercheurs du SCBM (Institut Joliot) en collaboration avec l'équipe LCMCE du NIMBE (CEA/CNRS) ont mis au point une méthode de marquage au carbone 14 de molécules organiques d’intérêt thérapeutique, basée sur l’échange dynamique de dioxyde de carbone.
04 février 2019
L'émergence des véhicules électriques et du stockage des énergies renouvelables souligne le besoin d’augmenter la densité énergétique des batteries tout en diminuant leurs coûts et en améliorant leur sécurité.
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Thèses
1 sujet IRAMIS/NIMBE

Dernière mise à jour :


 

Synthèse et propriétés de nanoparticules de graphène hydrosolubles

SL-DRF-24-0013

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

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

Laboratoire Innovation, Chimie des Surfaces Et Nanosciences (LICSEN)

Saclay

Contact :

Stéphane CAMPIDELLI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024

Contact :

Stéphane CAMPIDELLI
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

01-69-08-51-34

Directeur de thèse :

Stéphane CAMPIDELLI
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

01-69-08-51-34

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/stephane.campidelli/

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

Depuis sa découverte qui a valu le Prix Nobel de Physique à A. Geim et K. Novoselov en 2010, le graphène a provoqué l’engouement de la communauté scientifique. À cause de ces propriétés électroniques, le graphène est vu comme un matériau de choix pour de très nombreuses applications : électronique/optoélectronique rapide et flexible, électrode ou matériau actif dans le domaine des énergies renouvelables (photovoltaïque, piles à combustible, supercondensateurs).



Pour de nombreuses applications, il convient d’être capable de modifier et de contrôler les propriétés électroniques du graphène. Ceci peut être réalisé grâce à l’apport de la chimie organique. Dans ce sujet, nous proposons de synthétiser des motifs graphéniques en particulier des nanoparticules de graphène et d’étudier leurs propriétés d’absorption et d’émission dans l’IR. Nous nous attacherons particulièrement à rendre ces matériaux solubles dans l'eau afin de tester leurs propriétés en milieu biologique. Ce projet sera développé en collaboration avec des physiciens, le/la candidat(e) devra donc avoir un gout prononcé pour le travail pluridisciplinaire.
Stages
Développement de la croissance de nanotubes alignés pour des études in-situ par micorscopie électronique à transmission (MET)

Spécialité

Génie des procédés

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Ingenieur/Master

Unité d'accueil

Candidature avant le

31/12/2023

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

non

Contact

CHARON Emeline
+33 1 69 08 63 16

Résumé/Summary
L'objectif du stage est d'ajuster les configurations et conditions expérimentales de synthèse de nanotubes de carbone (NTC) au regard des contraintes imposées par l’environnement d'un microscope électronique à transmission (E-TEM) de manière à démontrer la faisabilité de la croissance dans ces conditions. L’approche envisagée est l’implémentation de notre procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par un aérosol (AACCVD) sur le microscope.
The objective of the internship is to adjust the configurations and experimental conditions for the synthesis of carbon nanotubes (CNT) with respect to the constraints imposed by the environment of a transmission electron microscope (TEM) in order to demonstrate the feasibility of growth under these conditions. The envisaged approach is the implementation of our aerosol assisted chemical vapor deposition (AACCVD) process on the microscope.
Sujet détaillé/Full description
Les tapis de nanotubes de carbone verticalement alignés (VACNT) sont des matériaux aux propriétés intéressantes pour de nombreuses applications. Une méthode de choix et industriellement transférée pour la synthèse de VACNT de haute qualité est le dépôt chimique en phase vapeur assisté par un aérosol (AACCVD). Cette méthode a été jusqu’alors développée à pression atmosphérique et à haute température (800 à 850°C) [1,2] et récemment elle a été ajustée à la croissance sur aluminium qui impose des températures plus basses de l’ordre de 600°C [3,4]. Les résultats récents mettent en évidence une croissance de nanotubes alignés et denses. Toutefois, une limitation de la hauteur des tapis de VACNT se traduisant par une diminution de la vitesse de croissance en fonction de la durée de synthèse a été observée [3,5,6].

Dans ce contexte, l’objectif principal est d’approfondir notre compréhension de la croissance des VACNT spécifiquement à basse température et d’identifier les mécanismes mis en jeu de manière à aboutir à un meilleur contrôle du procédé de synthèse opéré à basse température. Pour cela, l’étude in situ, pendant la formation des nanotubes, permettant d’analyser la nature et la structure des nanoparticules catalytiques, ainsi que la formation potentielle de carbone désordonné influençant la limitation en longueur des CNT, s’avère très importante. Cette étude sera réalisée à l’échelle locale en utilisant un microscope électronique en transmission environnemental (E-TEM NANOMAX de l’Equipex TEMPOS) de manière à pouvoir analyser les nanoparticules catalytiques et le carbone en cours de formation autour des particules individuelles.
Le sujet de stage proposé s’inscrit dans ce contexte et fait l’objet d’une collaboration entre le NIMBE-LEDNA basé au CEA-Saclay et l’équipe SEEDs du département Matériaux du C2N. Il consistera, dans un premier temps, à ajuster les configurations et conditions expérimentales de synthèse des NTC au regard des contraintes imposées par l’environnement E-TEM de manière à démontrer la faisabilité de la croissance dans ces conditions. L’approche envisagée est l’implémentation de notre procédé AACCVD sur le microscope en l’adaptant de manière à pouvoir alimenter la zone de croissance avec des pressions contrôlées de vapeurs carbonées et catalytiques et permettre ainsi une synthèse des NTC à très basse pression (<1mbar). Des bâtis de tests seront utilisés pour réaliser les essais avant l’implémentation sur l’E-TEM et les premières observations. L’approche envisagée à long terme est en effet l’implémentation de notre procédé AACCVD sur l’E-TEM pour étudier in-situ la formation des NTC à basse température en mettant en œuvre une méthode CVD en une seule étape, ce qui, à notre connaissance, n’a jamais été réalisé.

[1] M. Pinault et al. (2005), Carbon 43, 2968–76.
[2] C. Castro et al. (2013), Carbon 61, 585–94.
[3] F. Nassoy et al. (2019) Nanomaterial 9, 1590.
[4] A. Combrisson et al. (2022) Nanomaterial 12, 2338.
[5] R. Xiang et al. (2008), J. Phys. Chem. C 112, 4892–6.
[6] E. Einarsson et al. (2008), Carbon 46, 923–30.

Durée souhaitée : 6 mois
Début : Dès que possible
Profil : Ingénieur 3ème année ou master 2 sciences des matériaux ou instrumentation ou génie des procédés ou chimie. Des compétences dans le domaine des nanosciences et nanotechnologies ainsi que dans le développement instrumental seront bienvenues.

Les candidatures doivent être adressées par mail aux responsables du projet et doivent comporter :
- une lettre de motivation
- un CV
Mots clés/Keywords
Science des matériaux, nanomatériaux, instrumentation, chimie
Compétences/Skills
CCVD, MEB, spectrométrie Raman, bâti de tests, E-TEM
Logiciels
Pack office
Exploration de la réactivité de catalyseurs à base de TiO2 par radiolyse
Exploring the reactivity of TiO2-based catalysts by radiolysis

Spécialité

CHIMIE

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

22/03/2024

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

HERLIN Nathalie
+33 1 69 08 36 84

Résumé/Summary
L'objectif du stage est de contribuer à l'exploration du potentiel de la radiolyse comme méthodes de criblage de couples réactifs/catalyseurs, en vue du développement d'une chimie économe en énergie et à plus faible impact carbone.
The aim of the internship is to explore the potential of radiolysis as a screening method for reagent/catalyst couples, with a view to developing an energy-efficient chemistry with a lower carbon footprint.
Sujet détaillé/Full description
Dans le contexte de la recherche de procédés moins polluants et plus économes en énergie que les procédés actuels, il est intéressant de produire des molécules à fort enjeu telles que CH4, C2H4…. En effet, la fabrication d’éthylène, qui est un produit de base de l’industrie des polymères, nécessite l’emploi de hautes pressions et/ou de hautes température. Les procédés tels que la photocatalyse qui reposent sur l’utilisation de l’énergie lumineuse paraissent alors séduisants. Cela étant, leur efficacité est parfois faible et il peut être long d’identifier les meilleurs catalyseurs pour une réaction donnée.

Le service NIMBE (CEA/Saclay) est spécialiste de la synthèse de différents types de nanostructures pour répondre aux défis sociétaux des secteurs de l’énergie et de l’environnement, notamment. Dans le cadre de ses activités de recherche, il élabore des nanoparticules de TiO2 pures ou modifiées en surface par des métaux pour la photocatalyse. L’efficacité de ces nanoparticules a été testée en photocatalyse pour la production d’éthylène. Les résultats dépendent de la nature du métal employé, de sa dispersion, de la taille des nanoparticules… Dans le but de déterminer si la radiolyse, qui repose sur l’utilisation du rayonnement ionisant pour créer des espèces excitées, peut être une méthode efficace de criblage de catalyseurs, des premières expériences ont déjà été réalisées sur des couples réactifs/catalyseurs préalablement étudiés en photocatalyse. Les premiers résultats obtenus sont encourageants. Le but de ce stage consistera à approfondir ce travail en préparant des mélanges réactifs/catalyseurs en ampoules scellées puis à les irradier et à mesurer les gaz produits par micro-chromatographie en phase gazeuse, en se concentrant en particulier sur l’éthylène.

Ainsi, le stagiaire aura pour mission la mesure des différents gaz produits par irradiation des couples réactifs/catalyseurs et la comparaison avec les résultats obtenus en photocatalyse. Il pourra également être force de proposition pour étendre l’étude à d’autres catalyseurs ou réactifs, pour mesurer d’autres espèces d’intérêt et pour comprendre en détails les processus en jeu.

Le stage se déroulera au CEA-Saclay dans le service NIMBE (Nanosciences et Innovation, les Matériaux, la Biomédecine et l’Energie).

Profil : Master 1, Master 2 Matériaux, chimie physique
Rigueur, curiosité, goût pour l’expérimentation, sens critique.
Durée : 4-6 mois (à définir avec l’institut d’enseignement du stagiaire)
Début de stage souhaité : à partir de février 2024, à définir avec l’institut d’enseignement du stagiaire
Lieu : CEA Saclay, Saclay
Contacts : Nathalie Herlin-Boime : nathalie.herlin@cea.fr et Sophie Le Caër : sophie.le-caer@cea.fr
In the context of the search for less polluting and more energy-efficient processes than current ones, it is interesting to produce high-stake molecules such as CH4, C2H4.... The manufacture of ethylene, a basic product of the polymer industry, requires the use of high pressures and/or high temperatures. Processes such as photocatalysis, which are based on the use of light energy, are therefore attractive. However, their efficiency is sometimes low, and it can take a long time to identify the best catalysts for a given reaction.

The NIMBE unit (CEA/Saclay) specializes in the synthesis of different types of nanostructures to meet societal challenges particularly in the energy and environment sectors. As part of its research activities, it is developing pure TiO2 nanoparticles or nanoparticles surface-modified with metals for photocatalysis. The efficiency of these nanoparticles has been tested in photocatalysis for ethylene production. The results depend on the nature of the metal used, its dispersion, the size of the nanoparticles, etc. In order to determine whether radiolysis, which relies on the use of ionizing radiation to create excited species, can be an effective method of screening catalysts, initial experiments have already been carried out on reagent/catalyst couples previously studied in photocatalysis. The first results are encouraging. The aim of this internship is to extend this work by preparing reagent/catalyst mixtures in sealed ampoules, then irradiating them and measuring the gases produced by gas-phase micro-chromatography, focusing specifically on ethylene.

The trainee's task will be to measure the various gases produced by irradiation of the reagent/catalyst pairs and compare them with the results obtained in photocatalysis. He/she will also be able to make proposals to extend the study to other catalysts or reagents, to measure other species of interest and to gain a detailed understanding of the processes involved.

The internship will take place at CEA-Saclay in the CEA-CNRS NIMBE Unit (Nanosciences and Innovation, Materials, Biomedicine and Energy).

Profile: Master 1, Master 2 Materials, physical chemistry
Rigor, curiosity, taste for experimentation, critical thinking.
Duration: 4-6 months (to be defined with the trainee's teaching institute)
Starting date: from February 2024, to be defined with the trainee's teaching institute.
Location: CEA Saclay, Saclay
Contacts Nathalie Herlin-Boime : nathalie.herlin@cea.fr and Sophie Le Caër : sophie.le-caer@cea.fr
Mots clés/Keywords
Radiolyse, materiaux, chimie physique
Compétences/Skills
Radiolyse, GC-MS
Radiolysis, GC-MS
Greffage de catalyseurs sur silice et utilisation en RMN hyperpolarisée à base de parahydrogène
Grafting catalysts on silica and use in hyperpolarized NMR based on parahydrogen

Spécialité

CHIMIE

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

28/03/2024

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

Gaspard HUBER
+33 1 69 08 64 82

Résumé/Summary
L'hyperpolarisation par le parahydrogène est une méthode phare pour augmenter la sensibilité de la Résonance Magnétique Nucléaire. Cette méthode requiert un catalyseur qui, en solution, gène la résolution spectrale. Ce stage propose la synthèse de catalyseurs greffés sur silice et la relation entre leurs structures et leurs propriétés en RMN hyperpolarisée.
Parahydrogen hyperpolarisation is a leading method to increase the sensitivity of Nuclear Magnetic Resonance. This method requires a catalyst which, in solution, impairs spectral resolution. The present internship consists in the synthesis of catalysts grafted onto silica and the relationship between their structures and their hyperpolarised NMR properties.
Sujet détaillé/Full description
La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une puissante technique d'analyse non invasive, idéale pour caractériser des systèmes, notamment ceux qui évoluent temporellement. Ainsi, la robustesse et le caractère quantitatif de la RMN apportent de précieuses informations sur les réactions chimiques, qui sont ainsi mieux caractérisées et donc optimisées. Cependant la RMN est peu sensible, et les composés peu concentrés, comme des intermédiaires de réaction, peuvent être inobservables par RMN classique.

Une des méthodes connues pour augmenter drastiquement mais temporairement la sensibilité de la RMN emploie les propriétés particulières du parahydrogène. Le laboratoire a développé un montage d'enrichissement du dihydrogène en parahydrogène et effectué des développements méthodologiques sur son utilisation par RMN [1]. Certaines molécules peuvent voir leurs signaux caractéristiques augmentés au moyen d'une méthode nommée SABRE [2]. Cependant cette technique nécessite l'emploi d'un catalyseur dont les signaux RMN peuvent masquer des signaux de composés peu concentrés. En greffant le catalyseur sur un support solide nanoporeux, comme une silice, celui-ci peut être séparé du milieu à analyser et seuls les composés en solution donnent des signaux observables.

Le projet de recherche de M2 vise à explorer le greffage du catalyseur sur différentes silices, dans différentes proportions, et à caractériser l'augmentation des signaux RMN de solutés. On analysera dans un premier temps des solutions stables, puis si possible on suivra une réaction chimique, dont un réactif et/ou un produit est susceptible d'être observé par la méthode SABRE.

Les candidatures (CV et lettre de motivation) sont à envoyer à stephane.campidelli@cea.fr et gaspard.huber@cea.fr avant le 31 octobre 2023.

Références :
[1] Guduff et al. Single-Scan Diffusion-Ordered NMR Spectroscopy of SABRE-Hyperpolarized Mixtures. ChemPhysChem 2019, 20, 392–398.
[2] Sellies et al. Parahydrogen induced hyperpolarization provides a tool for NMR metabolomics at nanomolar concentrations. ChemComm 2019, 55, 7235-7238.
Nuclear magnetic resonance (NMR) is a powerful non-invasive analysis technique, ideal for characterising systems, in particular those that change over time. The robustness and quantitative nature of NMR provide valuable information about chemical reactions, which can then be better characterised and optimised. However, NMR is quite low sensitive, and low-concentration compounds, such as reaction intermediates, may be unobservable by conventional NMR.

One of the methods known to temporarily but drastically increase the sensitivity of NMR employs the particular properties of parahydrogen. The laboratory has developed a set-up for enriching dihydrogen in parahydrogen and has carried out methodological developments on its use in NMR [1]. The characteristic signals of certain molecules can be enhanced using a method called SABRE [2]. However, this technique requires the use of a catalyst whose NMR signals can mask signals from low-concentration compounds. By grafting the catalyst onto a nanoporous solid support, such as silica, it can be separated from the medium to be analysed and only the compounds in solution give observable signals.

The M2 research project aims at exploring the grafting of the catalyst onto different silicas, in different proportions, and to characterise the increase in NMR signals from solutes. Initially, stable solutions will be analysed and then, if possible, a chemical reaction will be monitored, in which a reactant and/or product is likely to be observed by the SABRE method.
Applications (CV and covering letter) should be sent to stephane.campidelli@cea.fr and gaspard.huber@cea.fr by 31 October 2023.

References:
[1] Guduff et al. Single-Scan Diffusion-Ordered NMR Spectroscopy of SABRE-Hyperpolarized Mixtures. ChemPhysChem 2019, 20, 392-398.
[2] Sellies et al. Parahydrogen induced hyperpolarization provides a tool for NMR metabolomics at nanomolar concentrations. ChemComm 2019, 55, 7235-7238.
Mots clés/Keywords
Spécialité chimie analytique, physico-chimie, synthèse, RMN, hyperpolarisation
Analytical chemistry or physical chemistry, with an interest in synthesis, NMR and experimental sciences
Compétences/Skills
Synthèse organique, RMN
Organic synthesis, NMR
Impact du biofouling sur la densité et la flottabilité des nano et microplastiques

Spécialité

CHIMIE

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

28/03/2024

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

RENAULT Jean-Philippe
+33 1 69 08 15 50

Résumé/Summary
Les micro/nanoplastiques sont une pollution émergente omniprésente sur le globe. La colonisation des microplastiques par des organismes vivants pourrait favoriser leur transport. Ce projet vise à l'étudier et s’appuie sur l’expertise de deux laboratoires de recherche au CEA Saclay et au LNE (Yvelines).
Micro/nanoplastics are a ubiquitous form of emerging pollution. The colonization of microplastics by living organisms could facilitate their transport. This project aims to study this and draws on the expertise of two research laboratories at CEA Saclay and LNE (Yvelines).
Sujet détaillé/Full description
La présence de microplastiques (MPs) dans des environnements protégés ou des régions éloignées des sources d’émission démontre un transport possible sur de longues distances qui contribue ainsi à la dispersion des nano/microplastiques dans l’environnement. En milieu marin ou aquatique, la taille des microplastiques et leur densité par rapport à celle du milieu déterminent le comportement et les propriétés de flottabilité ou d’entraînement des particules dans les courants. La colonisation des microplastiques par des organismes vivants, ou biofouling, modifie ces propriétés et pourrait favoriser le transport ou au contraire la sédimentation des nano/microplastiques. L’objectif de ce stage est de déterminer l’impact du biofouling sur la flottabilité des particules demicroplastiques en mesurant la stabilité colloïdale et densité des microplastiques avec et sans biofilm. La mesure dimensionnelle par microscopie électronique à balayage (MEB) sera une étape clef pour identifier la distribution en taille des nano/microplastiques et servira de donnée d’entrée pour le SAXS. La sélection des MPs s’effectuera en adéquation avec les familles de plastiques et/ou en présence d’additifs.

Peu de techniques permettent de mesurer avec précision la densité de nanoparticules en suspension. Nous utiliserons la technique de diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) pour mesurer la densité des microplastiques de différentes compositions en présence ou en l’absence d’un biofilm. Après mise en culture en présence de bactéries, le biofilm formé sera caractérisé par microscopie de fluorescence, microscopie électronique à balayage et microscopie Raman. La flottabilité des microplastiques sera évaluée par diffusion statique dynamique de la lumière (SMLS) en mesurant la vitesse de déplacement dans la colonne d’eau et le diamètre de Stokes des particules. Ces expériences seront réalisées en eau douce et en eau de mer afin d’évaluer l’effet de la variation de densité des microplastiques par rapport à celles du milieu sur leurs propriétés de transport.

Ce projet s’appuie sur l’instrumentation et l’expertise de deux laboratoires de recherche au CEA Saclay et au LNE (Yvelines).
Profil du candidat : étudiant(e) en mastère ou en école d’ingénieur avec une spécialisation en physique, chimie, ou science des matériaux, avec de bonnes connaissances sur l’une ou plusieurs des techniques expérimentales (spectroscopie, diffusion de la lumière). Une première expérience ou un goût pour la microbiologie et les études environnementales serait un plus.
The presence of microplastics (MPs) in protected environments or remote regions away from emission sources demonstrates the potential for long-distance transport, contributing to the dispersion of nano/microplastics in the environment. In marine or aquatic environments, the size of microplastics and their density in relation to that of the environment determine the behavior and floating or dragging properties of particles in currents. The colonization of microplastics by living organisms, or biofouling, modifies these properties and could favor the transport or, on the contrary, the sedimentation of nano/microplastics. The aim of this internship is to determine the impact of biofouling on the floating properties of microplastic particles by measuring their colloidal stability and density with and without biofilm. Dimensional measurement by scanning electron microscopy (SEM) will be a key step in identifying the size distribution of nano/microplastics and will serve as input data for SAXS. MPs will be selected according to their suitability for plastic families and/or in the presence of additives.

Few techniques can accurately measure the density of nanoparticles in suspension. We will use small-angle X-ray scattering (SAXS) to measure the density of microplastics of different compositions in the presence or absence of a biofilm. After culturing in the presence of bacteria, the biofilm formed will be characterized by fluorescence microscopy, scanning electron microscopy and Raman microscopy. The floating properties of microplastics will be assessed by static dynamic light scattering (SMLS), by measuring the speed of movement in the water column and the Stokes diameter of the particles. These experiments will be carried out in freshwater and seawater, to assess the effect of variations in microplastic density relative to that of the medium on their transport properties.

This project draws on the instrumentation and expertise of two research laboratories at CEA Saclay and LNE (Yvelines).

Candidate profile: Master's or engineering student specializing in physics, chemistry or materials science, with good knowledge of one or more experimental techniques (spectroscopy, light scattering). Initial experience or a taste for microbiology and environmental studies would be a plus.
Mots clés/Keywords
Nanosciences
Compétences/Skills
SAXS, microscopies optiques et électroniques, cultures bactériennes
Nanodiamond-based porous electrodes towards photoelectrocatalytic production of solar fuels
Nanodiamond-based porous electrodes: towards photoelectrocatalytic production of solar fuels

Spécialité

Chimie des matériaux

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

28/03/2024

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

GIRARD Hugues
+33 1 69 08 47 60

Résumé/Summary
L'objectif de ce stage est d'étudier le nanodiamant pour la photo(electro)catalyse, en synthétisant des électrodes poreuses faites de nanoparticules de diamant fonctionnalisées.
The objective of this internship is to study nanodiamonds for photo(electro)catalysis, by building porous electrodes made of functionnalized diamond nanoparticles.
Sujet détaillé/Full description
Among nanoscale semiconductors, nanodiamonds (ND) were not really yet considered for photo(electro)catalytic reactions. This originates from the confusion with ideal monocrystalline diamond behaving a wide bandgap (5.5 eV) that requires a deep UV illumination to initiate photoreactivity. At nanoscale, ND enclose native defects (sp2 carbon, chemical impurities) that can create energetic states in the diamond band gap decreasing the light energy needed to initiate the charge separation. This is supported by a recent study that involved our group with combined experimental results and DFT calculations [1]. The presence of sp2 carbon in hydrogenated detonation ND allows the emission of solvated electrons in water under visible light (400 nm) according to ultrafast transient absorption spectroscopy. In addition, the diamond electronic structure can be strongly modified playing on its surface terminations (oxidized, hydrogenated, aminated) [2]. Combining these assets, ND becomes competitive to other semiconductors toward photoreactions. For instance, we recently evidenced H2 production under solar illumination from water dissociation in presence of oxidized ND [3].

The objective of this internship is to go further in the study of nanodiamonds for photo(electro)catalysis. A first aspect of the work will concern the optimization of their surface chemistry by exploring new functionalization methods, notably by sonochemistry. The later approach is new, not reported on ND. The challenge will be to confer NH2 terminations to ND which may prove interesting for the production of solvated electrons. Surface modifications will be probed by a panel of spectroscopic techniques (FTIR, Raman, XPS, etc.). Modified ND will be then dispersed in aqueous colloids and characterized by DLS and Zetametry. A second aspect will concern the fabrication of porous ND electrodes. We will use a home-made set-up allowing the co-deposition of nanoparticles in an aerodynamic jet produced from colloidal suspensions and a solid matrix of amorphous carbon or ITO by PVD [4]. After morphological and chemical characterizations of the ND-based porous structures by SEM, TEM, EDX and XPS, their electrochemical behavior will be investigated by cyclic voltammetry and capacitance measurements. Finally, photoelectrochemical measurements will be considered to evaluate the potentiality of the approach toward photoelectrocatalysis.

References
[1] F. Buchner, Early dynamics of the emission of solvated electrons from nanodiamonds in water, Nanoscale. 2022, 14, 17188. https://doi.org/ 10.1039/d2nr03919b
[2] C. Nebel, A source of energetic electrons, Nature Materials. 2013, 12, 780
[3] C. Marchal et al., Oxidized detonation nanodiamonds act as an efficient photocatalyst to produce hydrogen under solar irradiation, under review
[4] S. Lai et al., Aerosol-based functional nanocomposite coating process for large surface areas Sci. Rep. 13, 4709 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-31933-w

Supervision : Hugues Girard hugues.girard@cea.fr
Jean-Charles Arnault jean-charles.arnault@cea
Olivier Sublemontier olivier.sublemontier@cea.fr

Laboratory : CEA NIMBE, Nanometric Structures Laboratory (LEDNA)

Required skills: Nanomaterials, Colloids, Material characterizations, Photoelectrocatalysis
Among nanoscale semiconductors, nanodiamonds (ND) were not really yet considered for photo(electro)catalytic reactions. This originates from the confusion with ideal monocrystalline diamond behaving a wide bandgap (5.5 eV) that requires a deep UV illumination to initiate photoreactivity. At nanoscale, ND enclose native defects (sp2 carbon, chemical impurities) that can create energetic states in the diamond band gap decreasing the light energy needed to initiate the charge separation. This is supported by a recent study that involved our group with combined experimental results and DFT calculations [1]. The presence of sp2 carbon in hydrogenated detonation ND allows the emission of solvated electrons in water under visible light (400 nm) according to ultrafast transient absorption spectroscopy. In addition, the diamond electronic structure can be strongly modified playing on its surface terminations (oxidized, hydrogenated, aminated) [2]. Combining these assets, ND becomes competitive to other semiconductors toward photoreactions. For instance, we recently evidenced H2 production under solar illumination from water dissociation in presence of oxidized ND [3].

The objective of this internship is to go further in the study of nanodiamonds for photo(electro)catalysis. A first aspect of the work will concern the optimization of their surface chemistry by exploring new functionalization methods, notably by sonochemistry. The later approach is new, not reported on ND. The challenge will be to confer NH2 terminations to ND which may prove interesting for the production of solvated electrons. Surface modifications will be probed by a panel of spectroscopic techniques (FTIR, Raman, XPS, etc.). Modified ND will be then dispersed in aqueous colloids and characterized by DLS and Zetametry. A second aspect will concern the fabrication of porous ND electrodes. We will use a home-made set-up allowing the co-deposition of nanoparticles in an aerodynamic jet produced from colloidal suspensions and a solid matrix of amorphous carbon or ITO by PVD [4]. After morphological and chemical characterizations of the ND-based porous structures by SEM, TEM, EDX and XPS, their electrochemical behavior will be investigated by cyclic voltammetry and capacitance measurements. Finally, photoelectrochemical measurements will be considered to evaluate the potentiality of the approach toward photoelectrocatalysis.

References
[1] F. Buchner, Early dynamics of the emission of solvated electrons from nanodiamonds in water, Nanoscale. 2022, 14, 17188. https://doi.org/ 10.1039/d2nr03919b
[2] C. Nebel, A source of energetic electrons, Nature Materials. 2013, 12, 780
[3] C. Marchal et al., Oxidized detonation nanodiamonds act as an efficient photocatalyst to produce hydrogen under solar irradiation, under review
[4] S. Lai et al., Aerosol-based functional nanocomposite coating process for large surface areas Sci. Rep. 13, 4709 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-31933-w

Supervision : Hugues Girard hugues.girard@cea.fr
Jean-Charles Arnault jean-charles.arnault@cea
Olivier Sublemontier olivier.sublemontier@cea.fr

Laboratory : CEA NIMBE, Nanometric Structures Laboratory (LEDNA)

Required skills: Nanomaterials, Colloids, Material characterizations, Photoelectrocatalysis
Mots clés/Keywords
Nanomatériaux, colloïdes, Photoélectrocatalyse
Nanomaterials, Colloids, Material characterizations, Photoelectrocatalysis
Compétences/Skills
FTIR, Raman, SEM-EDX, TEM, XPS, DLS
FTIR, Raman, SEM-EDX, TEM, XPS, DLS
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

22/03/2024

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, 10, 997-1003.
The aim of this project is to synthesize new porphyrin-based molecules for the fabrication of one- and two-dimensional nanostructures. Porphyrins are aromatic tetrapyrrolic macrocycles; porphyrin derivatives are essential building blocks of living organisms, notably for oxygen transport, oxidation reactions and photosynthesis. In addition to their importance to life, the optical and electronic properties of porphyrins make them one of the most studied materials for energy conversion, catalysis, optics/optoelectronics and medicine.

On the other hand, because of their structure and the great versatility of their synthesis, meso-substituted porphyrins have enabled the formation of a wide range of covalent or supramolecular nanostructures. [1-5] In this context, we propose to synthesize porphyrin derivatives containing PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons)[6] that can lead to pi-stretched porphyrins and/or one- and two-dimensional nanostructures. 7,8] With these assemblies, we aim to exploit the optical and optoelectronic properties of porphyrins. This project brings together several partners with complementary expertise in chemistry (CEA-Saclay) and scanning tunneling microscopy (ISMO-Univ. Paris-Sud and IM2NP/CINaM in Marseille). For this project, the candidate should have a solid background in organic chemistry. The project will be carried out in collaboration with physicists; the candidate should also have a good feeling for multidisciplinary work.

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, 10, 997-1003.
Compétences/Skills
Synthèse organique, RMN, spectrométrie de masse.
Organic synthesis, NMR, mass spectrometry.
Nanotubes d'aluminosilicate hybrides comme nanoréacteurs pour la photocatalyse
Hybrid aluminosilicate nanotubes as nanoreactors for photocatalysis

Spécialité

CHIMIE

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

22/03/2024

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

Pierre Picot
+33 1 69 08 99 82

Résumé/Summary
Un système hybride composé d'un nanotube encapsulant un système de collecte de la lumière dans sa cavité interne et un centre catalytique métallique sur sa surface externe sera étudié dans le cadre de la photolyse de l'eau.
A hybrid system consisting of a nanotube encapsulating a light-harvesting system in its inner cavity and a metallic catalytic center on its outer surface will be studied in the context of water photolysis.
Sujet détaillé/Full description
Dans le contexte des problématiques liées à l’énergie, de nombreuses recherches s’orientent vers des systèmes catalytiques ayant une faible empreinte environnementale et fonctionnant avec l’énergie solaire.

Nous avons récemment démontré les propriétés de catalyse pilotées par la lumière d’un système composite original basé sur des imogolites hybrides (OH)3Al2O3SiCH3. Ces systèmes sont des nanocristaux tubulaires dont la nanocavité interne hydrophobe est capable d'encapsuler et d'organiser des composés, en particulier des colorants. Ces systèmes permettent également, sous illumination UV, de photodégrader efficacement des molécules encapsulées. L’efficacité de ce processus est multipliée par 90 si des nanoparticules d'or sont greffées à la surface externe des nanotubes.

En s’inspirant de ces résultats, le but de ce stage est, dans un premier temps, de déterminer si l’encapsulation d’un colorant ou d’un mélange de colorants permet un transfert efficace des charges photo-générées vers les nanoparticules métalliques présentes sur la surface externe des nanotubes grâce à des photons du domaine UV/visible/IR. Ceci permettrait à terme de développer des nanoréacteurs activables grâce à des photons disponibles dans le rayonnement solaire pour des réactions catalytiques d’intérêt (réduction de l'eau, du dioxyde de carbone…).

Dans une seconde étape, les études porteront sur le recyclage du ou des colorants afin d'obtenir un système durable comme dans les cellules de Grätzel.

Pour ce stage, nous cherchons un(e) étudiant(e) physico-chimiste ayant des connaissances solides en synthèse de nanomatériaux, en techniques de caractérisation, avec des compétences en rédaction.
Il ou elle sera formé(e) à la synthèse des nanotubes hybrides, à l'encapsulation des colorants et au suivi de la réactivité sous rayonnement.

Un(e) étudiant(e) brillant(e) et motivé(e) pourrait poursuivre en thèse sur ce sujet.
In the context of energy-related issues, a great deal of research is focusing on catalytic systems with a small environmental footprint that work with solar energy.

We recently demonstrated the light-driven catalysis properties of an original composite system based on hybrid imogolites (OH)3Al2O3SiCH3. These systems are tubular nanocrystals whose hydrophobic inner nanocavity is capable of encapsulating and organizing compounds, in particular dyes. Under UV illumination, these systems can also efficiently photodegrade encapsulated molecules. The efficiency of this process is multiplied by 90 if gold nanoparticles are grafted onto the outer surface of the nanotubes.

Inspired by these results, the aim of this internship is first to determine whether encapsulation of a dye or mixture of dyes enables efficient transfer of photo-generated charges to metal nanoparticles present on the outer surface of nanotubes using photons in the UV/visible/IR range. This would ultimately enable the development of nanoreactors that can be activated by photons available in solar radiation, for catalytic reactions of interest (reduction of water, carbon dioxide, etc.).
In a second stage, studies will focus on recycling the dye(s) to obtain a sustainable system as in Grätzel cells.

For this internship, we're looking for a physical chemistry student with a sound knowledge of nanomaterial synthesis and characterization techniques, and good writing skills.

He or she will be trained in hybrid nanotube synthesis, dye encapsulation and radiation reactivity monitoring.
A bright, motivated student could pursue a phD on this subject.
Mots clés/Keywords
Nanosciences, énergie solaire (photocatalyse), nanoréacteur
Nanoscience, solar fuels, nanoreactor
Compétences/Skills
Synthèse inorganique, Diffusion des rayons X aux petits angles, spectroscopie UVvis et IR, MET (cryo), mesure de gaz (µGC, ESI-MS),
Inorganic synthesis, SAXS, cryo-TEM, IR and UVvis spectroscopy, gas measurements (µGC, ESI-MS)
Polymères et nanoparticules fonctionnalisés antibactériens
Antibacterial polymers and functionalized nanoparticles

Spécialité

CHIMIE

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Ingenieur/Master

Unité d'accueil

Candidature avant le

22/03/2024

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

CARROT Geraldine
+33 1 69 08 41 47

Résumé/Summary
Ce stage consiste à élaborer des surfaces greffées à base de polyionènes (PI) dont la structure chimique sera optimisée pour lutter contre les microbes multi-résistants. L’impact de ces surfaces modifiées sur les microorganismes sera étudié en collaboration avec une équipe de microbiologistes de l’Université Paris-Saclay, sur une gamme de bactéries pertinentes pour le milieu médico-hospitalier. Pour évaluer l’effet des PI sur la résistance, il faut procéder à des études en solution qui sont difficilement compatibles avec des surfaces 2D (problème de décrochage des bactéries). Afin de faciliter ces études, nous proposons de synthétiser des nanoparticules greffées polyionènes.
In this project, we propose to develop grafted surfaces based on polyionenes (PI) whose structure will be optimized to fight against multi-resistant microbes. The impact of these modified surfaces on microorganisms will be studied in collaboration with a team of microbiologist from Paris-Saclay University, on a range of bacteria relevant to the medical environment. To evaluate the effect of PI on the resistance, it is necessary to conduct studies in solution that are not compatible with 2D surfaces (problem of bacteria detachment). In order to facilitate these studies, we propose to synthesize polyionene-grafted nanoparticles.
Sujet détaillé/Full description
La plupart des agents antimicrobiens utilisés de nos jours sont généralement de petites molécules comme le triclosan ou la chlorhexidine, qui peuvent entrainer des problèmes de contamination. Outre ce problème de toxicité, il a été montré que ces agents n’étaient pas toujours efficaces selon la souche bactérienne visée et pouvaient induire facilement à terme, une résistance des bactéries.[1] Dans ce contexte, les peptides cationiques antimicrobiens (AMP) ont montré leur efficacité contre les microorganismes “multidrug-resistant”. Celle-ci provient essentiellement de la structure des AMP qui contient à la fois des parties chargées positivement et des parties hydrophobes. Il a été montré que des polymères synthétiques possédant une structure amphiphile avec des parties chargées positivement et hydrophobes, peuvent également montrer des propriétés antibactériennes importantes et éventuellement sélectives.[2] Parmi ceux-ci, les polyionènes (PI) sont particulièrement intéressants puisqu’ils présentent les avantages d’une balance charge/hydrophobicité modulable et d’une charge présente sur le squelette (et non en groupe pendant), leur conférant une stabilité supplémentaire. Des travaux récents ont aussi montré que ce type de polymère en solution n’induit pas de résistance bactérienne sur des bactéries en suspension.[3]

Les deux équipes impliquées (CEA/NIMBE et AgroParisTech/SAYFOOD) travaillent depuis plusieurs années sur les polyionènes et leur greffage sur des surfaces.[4] Les résultats obtenus à partir de l’étude de différentes souches, ont montré que les surfaces greffées étaient particulièrement efficaces pour à la fois inhiber la croissance des bactéries (effet bactériostatique) mais également les piéger (effet pro-adhésif) et ce, d’autant plus que les segments hydrophobes des PI (groupements méthylènes entre les charges) sont grands. Ce type de greffage qui n’avait jamais été effectué précédemment, a aussi été finement caractérisé afin de démontrer sa robustesse et notamment l’absence de relargage de toutes espèces chimiques. Ce travail innovant s’est révélé particulièrement intéressant dans le domaine de l’emballage (agro-alimentaire),[5] mais il pourrait également trouver des applications dans le milieu médical ou militaire (optimisation des systèmes de purification, désinfection du matériel ou décontamination des sites).

Dans le présent projet (NANOBATAN), on va chercher à optimiser la structure de ces surfaces modifiées à base polyionènes greffés, de manière à les rendre performantes sur des types de souches bactériennes plus virulentes ou plus résistantes. On va en parallèle s’attacher à conserver ou à améliorer la biocompatibilité des polymères utilisés vis-à-vis des cellules mammifères. Pour étudier l’effet des polymères greffés sur la résistance des bactéries, nous synthétiserons des nanoparticules greffées de polyionènes, plus facile à manipuler en solution que les surfaces 2D.

Références :
[1] McDonnell, G. Antiseptics & Disinfectants: Activity, Action, and Resistance. Clin. Microbiol. Rev. 1999, 12, 147.
[2] Lichter, J. A. Polyelectrolyte Multilayers with Intrinsic Antimicrobial Functionality: The Importance of Mobile Polycations. Langmuir 2009, 25 (13), 7686.
[3] Liu, S.; Hedrick, J. L.; Yang, Y. Highly Potent Antimicrobial Polyionenes with Rapid Killing Kinetics, Skin Biocompatibility and in Vivo Bactericidal Activity. Biomaterials 2017, 127, 36.
[4] Bernardi, S.; Carrot, G. Robust Grafting of Polyionenes: New Potent and Versatile Antimicrobial Surfaces. Macromol. Biosci. 2020, 20 (10).
[5] Bernardi, S.; Carrot, G. Procédé de préparation d’une surface à activité bactériostatique et surface ainsi préparée PCT/FR2019/052921. Bernardi, S.; Guilbaud, M.; Carrot, G. Procédé de préparation d’une surface à activité bactériostatique sur films plastiques au moyen d’une encre réticulée sous recuit photonique PCT/FR2021/050887. Bernardi, S.; Guilbaud, M.; Carrot, G.; Le Porho, D. Mélange-maitre à activité bactériostatique ou bactéricide, son procédé de préparation et ses utilisations PCT/FR2022/051016.
Mots clés/Keywords
Polymères, nanoparticules, antibactérien, concentration minimale d'inhibition (CMI), toxicité
Polymers, nanoparticles, antibacterial, minimum inhibitory concentration (MIC), toxicity
Compétences/Skills
- Synthèses organiques/polymères - Greffage chimique sur surfaces ou nanoparticules - Caractérisations physico-chimiques (SEC, RMN, XPS) - Tests biologiques
- Organic and polymer synthesis - Chemical grafting on surfaces or nanoparticles - Physico-chemical characterisations (SEC, RMN, XPS) - Biological tests
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

01/01/2024

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).[6-8]

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
[7] T. Liu, C. Tonnelé, S. Zhao, L. Rondin, C. Elias, D. Medina-Lopez, H. Okuno, A. Narita, Y. Chassagneux, C. Voisin, S. Campidelli, D. Beljonne and J.-S. Lauret, Nanoscale, 2022, 14, 3826-3833.
[8] D. Medina-Lopez, T. Liu, S. Osella, H. Levy-Falk, N. Rolland, C. Elias, G. Huber, P. Ticku, L. Rondin, B. Jousselme, D. Beljonne, J.-S. Lauret and S. Campidelli, Nat. Commun., 2023, 14:4728.
Compétences/Skills
Synthèse organique, RMN, spectrométrie de masse, spectroscopie d'absorption et de photoluminescence
Organic synthesis, NMR, Mass spectrometry, absorption and photoluminescence spectroscopy
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

22/03/2024

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).[6-8]

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
[7] T. Liu, C. Tonnelé, S. Zhao, L. Rondin, C. Elias, D. Medina-Lopez, H. Okuno, A. Narita, Y. Chassagneux, C. Voisin, S. Campidelli, D. Beljonne and J.-S. Lauret, Nanoscale, 2022, 14, 3826-3833.
[8] D. Medina-Lopez, T. Liu, S. Osella, H. Levy-Falk, N. Rolland, C. Elias, G. Huber, P. Ticku, L. Rondin, B. Jousselme, D. Beljonne, J.-S. Lauret and S. Campidelli, Nat. Commun., 2023, 14:4728.
Graphene is a two-dimensional material originally derived from graphite. One of the major limitations to the use of graphene, particularly in optics and electronics, is the absence of a bandgap; graphene is in fact a semi-metal. One way to open a "gap" in graphene is to reduce one or both of its dimensions to nanometric scales, thus forming graphene nanoribbons or nanoparticles. Another method is to form a regular network of holes in graphene, known as "graphene nanomesh". Over the last ten years or so, several groups have been interested in building and studying these structures using the "top-down" approach, i.e. by forming nanostructures from the macroscopic material via chemical oxidation processes, plasma etching, etc.[1-3] The drawback of the "top-down" method is that it does not allow precise control of the structure of the final material. Moreover, it has been shown that optical and electronic properties are largely influenced by edge effects and oxidation states. In contrast, the synthesis of graphene materials by chemical synthesis ("bottom-up" approach) enables the structures to be controlled down to the atom. [4,5]

The aim of this project is to synthesize graphene materials (graphene nanoparticles, graphene nanomesh) using the bottom-up approach, i.e. via organic chemistry reactions (palladium coupling, Diels-Alder, Scholl reaction, etc.). As part of a collaboration with ENS Paris-Saclay (LUMIN laboratory), several nanoparticles has been synthesized at LICSEN, and their ensemble and single-molecule properties studied at LUMIN. These particles are shown to exhibit both the interesting properties of molecules : small size, large effective absorption cross-section, possibility of tuning their properties through organic chemistry, and those of solid emitters like the colored centers of diamond : high brilliance and good photostability [6-8].

During this internship, new families of graphene nanoparticles will be synthesized, and we'll also be looking at the synthesis of graphene nanomesh precursors. This is primarily a molecular chemistry internship, and we will be using conventional chemistry techniques (fume cupboard chemistry, inert atmosphere work, vacuum/argon ramp, etc.). Classical characterization techniques: NMR spectroscopy, abs. UV-Vis-NIR, photoluminescence and mass spectrometry (MALDI-TOF).

For this project, the candidate should have a solid background in organic chemistry. The project will be carried out in collaboration with physicists; the candidate should also have a good feeling for multidisciplinary work. This work may be continued in a PhD thesis.

References :
[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
[7] T. Liu, C. Tonnelé, S. Zhao, L. Rondin, C. Elias, D. Medina-Lopez, H. Okuno, A. Narita, Y. Chassagneux, C. Voisin, S. Campidelli, D. Beljonne and J.-S. Lauret, Nanoscale, 2022, 14, 3826-3833.
[8] D. Medina-Lopez, T. Liu, S. Osella, H. Levy-Falk, N. Rolland, C. Elias, G. Huber, P. Ticku, L. Rondin, B. Jousselme, D. Beljonne, J.-S. Lauret and S. Campidelli, Nat. Commun., 2023, 14:4728.
Compétences/Skills
Synthèse organique, RMN, spectrométrie de masse, spectroscopie d'absorption et de photoluminescence
Organic synthesis, NMR, Mass spectrometry, absorption and photoluminescence spectroscopy
Images
Spectroscopies électroniques
Active surfaces for waste treatment
Active surfaces for waste treatment
Archaeological experiment on medieval minting process
Corrosion of iron archaeological artefacts in soil: characterisation of the corrosion system.
Greffage localisé
Greffage localisé
Electrogreffage localisé sur silicium
Electrogreffage localisé sur silicium
Grafting of organic polymer films on surfaces from aqueous solutions
Grafting of organic polymer films on surfaces from aqueous solutions
Evidence of the metal-carbon covalent link between electrode and organic electrografted films
Conducting organic electrografted films for dry lubrication
Conducting organic electrografted films for dry lubrication
Localized electrografting
Localized electrografting
Les formiates de silicium : de nouveaux mimes pour améliorer l’efficacité énergétique des hydrures de silicium
Brevet  : Procédé et appareil de positionnement d\'un micro- ou nano-objet sous contrôle visuel
Brevet : Procédé d\'hydrodésulfurisation sélective en prodondeur d\'une charge d\'hydrocarbures à l\'aide d\'un nanocatalyseur non supporté obtenu par pyrolyse au laser
Des polymères très accrocheurs : l’\'envolée de Pegas
Distribution des ions à la surface de solutions salines et interactions à courte portée
Distribution des ions à la surface de solutions salines et interactions à courte portée
 Matériaux, nanomatériaux, matériaux pour l\'électronique, l\'énergie et matériaux du patrimoine @ NIMBE
Magnetic resonance in rotating magnetic fields
Magnetic resonance in rotating magnetic fields
Organic electrografting: mechanism and applications
Une micro-sonde RMN métabolique in vivo
Une micro-sonde RMN métabolique in vivo
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Laboratoire archéomatériaux et prévision de l\'altération (LAPA)
Irradiation cellulaire en mode ion par ion
Des surfaces auto-adhésives pour la nanoélectronique (graphène), la chimie ou la biologie
Des surfaces auto-adhésives pour la nanoélectronique (graphène), la chimie ou la biologie
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Complexes cyanure des éléments f
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Synthesis and reactivity of U(IV) and U(V) bis(metallacycle) complexes
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Nucleation growth and ordering of gold nanoparticles
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Des surfaces \'prêtes à coller\' ou auto-adhésives
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Brevet : Détecteurs nanoporeux de composés aromatiques monocycliques et autres polluants
LSDRM developments at the Physics-Chemistry-Biology interface
Laboratoire Edifices Nanométriques (LEDNA)
Nouveau procédé d\'élaboration à grande échelle de films d\'oxyde de graphène réduit
Nouveau procédé d\'élaboration à grande échelle de films d\'oxyde de graphène réduit
Nouveau procédé d\'élaboration à grande échelle de films d\'oxyde de graphène réduit
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Chimie fondamentale des actinides et des lanthanides
Recycler le CO2
Recycler le CO2
Recycler le CO2
Laboratoire d\'Innovation en Chimie des Surfaces et Nanosciences (LICSEN)
Mineral-Organic Nanostructures Organized in POLYmersomes (MONOPOLY)
Effets spécifiques ioniques
Effets spécifiques ioniques
Effets spécifiques ioniques
Microfluidique
Recycler des déchets chimiques, en substitut de la pétrochimie
Graphène imprimable : nouveau matériau pour l\'électronique flexible et rapide
Graphène imprimable : nouveau matériau pour l\'électronique flexible et rapide
Graphène imprimable : nouveau matériau pour l\'électronique flexible et rapide
Surfaces actives pour la dépollution
Surfaces actives pour la dépollution
Advanced Electrochemical Microscopy (SECM)
Brevet : Détecteur multifonctionnel de composés gazeux et ses applications
Brevet : Dispositif de synthèse d\'un matériau composite nanostructure et procédé associé.
Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LSDRM)
Brevet : Capteurs chimiques a base de nanotubes de carbone, procédé de préparation et utilisations
Nucleophilic carbene complexes of Uranium(IV) and (VI)
Nucleophilic carbene complexes of Uranium(IV) and (VI)
New developments in the sandwich complexes of the f-elements
New developments in the sandwich complexes of the f-elements
New developments in the sandwich complexes of the f-elements
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De nouvelles briques moléculaires hybrides \
De nouvelles briques moléculaires hybrides \
X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)
Apport de la microfluidique pour accélérer les études d’accumulation de mutations modèles
UMR 3685 NIMBE : Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l\'Énergie
Brevet : Procédé de préparation d\'amines méthylées
Brevet : Procédé de préparation de composés azotés
Un traitement de surface alternatif aux procédés au chrome hexavalent (Cr VI)
Nouvelle instrumentation RMN pour l’analyse de mouvements moléculaires lents à haute résolution.
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Amyloid-like reversible self-assembly of peptide systems.
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Synthèse de nanoparticules dans l\'eau : un mode de croissance original et générique
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Il faudra bien se passer du platine ! Catalyse de la réduction de l\'oxygène
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L’acide formique, un relai efficace pour la production du méthanol à partir du CO2
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Laboratoire de Chimie Moléculaire et Catalyse pour l\'Energie (LCMCE)
Brevet : Dispositif pour la synthese de nanoparticules de type coeur-coquille par pyrolyse laser et procede associe.
Brevet: : Procédé de dosage d\'un élément présent en tout ou partie sous la forme de particules en suspension dans un liquide
Brevet : Procédé de synthèse d\'un materiau composite nanostructure et dispositif de mise en oeuvre associé..
Brevet  : Procédé  et dispositif de correction de champ magnetique pour une machine de RMN
La biodistribution des nanotubes de carbone dans l’organisme
Nanoparticules d\'or pour la plasmonique et la nanomédecine
Spectroscopie de photoélectrons X sur des nanoparticules libres
Spectroscopie de photoélectrons X sur des nanoparticules libres
ANR IRANGKOR
Brevet : Procédé de fabrication de nanotubes d\'imogolite à base de germanium
Le fer, allié de la pierre dès la conception des cathédrales gothiques
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Comment le verre se défend des agressions de l’eau
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Étude accélérée du vieillissement des batteries lithium-ion par chimie sous rayonnement
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Nanoparticules : une méthode pour étudier les faibles doses
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Brevet : Procédé de détermination de la résistance cellulaire aux médicaments
Brevet  Nouveaux métallopolymeres et leur utilisation
Nouveau procédé pour le recyclage chimique de déchets plastiques
Une nouvelle stratégie pour récupérer des composés aromatiques à partir de déchets de bois
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Etude par microsonde nucléaire d\'électrodes de composition ternaire pour accumulateur Li-ion
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Datation au carbone 14 d\'un temple d\'Angkor
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Nouveaux outils contre le cancer
Chimie sous rayonnement - Radiolyse
Un cristal liquide aux propriétés originales : la phase colonnaire des suspensions d\'imogolite
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Brevet : Procédé de fonctionnalisation de surface
Noble gas spin-exchange optical pumping (SEOP) setup in a van
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Le terbium pour une méthode optique de diagnostic de la tuberculose
Le terbium pour une méthode optique de diagnostic de la tuberculose
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Brevet : Procédé de photo-immobilisation de biomolécules sur un support non fonctionnalisé
Brevet : Procédé de préparation de composés aromatiques à partir de la lignine
Brevet : Matériau implantable greffé d\'un film cellulaire antiprolifératif et/ou antibactérien synthétisé à partir d\'une molécule bi fonctionnelle
Corrosion long terme  : dégradation du verre nucléaire en présence de produits de corrosion archéologiques
Corrosion long terme  : dégradation du verre nucléaire en présence de produits de corrosion archéologiques
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Laboratoire d’Etude des Traitements et Revêtements Innovants pour le Patrimoine
Electrolytes at interfaces
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The labcom  project LETRIP
Projet FISC : Fractionnement Isotopique du Soufre pour la Corrosion
La vie des électrons et le vieillissement de batteries
La vie des électrons et le vieillissement de batteries
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Fonctionnalisation de surface / surface functionnalisation
Biofortification : découverte de gènes impliqués dans l’accumulation du zinc dans les graines
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Dopage à l’azote dans des cellules PV : du matériau actif au dispositif
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Hyperpolarized species for NMR/MRI : parahydrogen
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Matériaux innovants pour diodes PhOLED bleues et vertes
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Des memristors organiques pour les réseaux de neurones
Des memristors organiques pour les réseaux de neurones
Il n’y a pas \
Il n’y a pas \
Il n’y a pas \
Electrochimie
Brevet :  Procédé de greffage de film mince polymérique sur substrat et procédé de métallisation de ce film mince
Brevet : Procédé de génération d\'un jet de nanoparticules
Brevet : Accumulateur au lithium comprenant un matériau d\'électrode positive a base d\'un matériau carbone spécifique fonctionnalise par des composés organiques spécifiques
Brevet:  Procédé de synthèse de nanocomposites a base de TiO2 et de nanostructures carbonées
Brevet :  Solide poreux ayant une surface externe greffée avec un polymère
Brevet : Matrice nanoporeuse et son utilisation / Nanoporous matrix and use thereof
Bistabilité magnétique de molécules individuelles sur surface ferrimagnétique
Brevet :  Matériau de détection de composés du phénol et ses applications
Brevet ; Matériaux moléculaires émissifs photoréticulables
Brevet :  Procédé de dépolymérisation de matériaux polymères oxygénés.
Brevet : Dispositif de caractérisation de particules dans un jet de particules sous vide
Spectroscopie RMN de bruit de spin : un modèle analytique complet pour une sensibilité inégalée
Amélioration des performances de batteries Li-ion par irradiation des électrodes
Amélioration des performances de batteries Li-ion par irradiation des électrodes
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NMR : Novel zwitterionic reverse micelles for encapsulation of proteins in low-viscosity media
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WideNMR
Projet ANR Max4us: Miniaturization And hyperpolarized Xenon NMR for Ultrahigh Sensitivity
Projet ANR Max4us: Miniaturization And hyperpolarized Xenon NMR for Ultrahigh Sensitivity
Projet ANR Max4us: Miniaturization And hyperpolarized Xenon NMR for Ultrahigh Sensitivity
Projet ANR Max4us: Miniaturization And hyperpolarized Xenon NMR for Ultrahigh Sensitivity
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Projet ANR Max4us: Miniaturization And hyperpolarized Xenon NMR for Ultrahigh Sensitivity
Projet ANR Max4us: Miniaturization And hyperpolarized Xenon NMR for Ultrahigh Sensitivity
Projet ANR Max4us: Miniaturization And hyperpolarized Xenon NMR for Ultrahigh Sensitivity
Projet ANR Max4us: Miniaturization And hyperpolarized Xenon NMR for Ultrahigh Sensitivity
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Spectrométrie de photoélectrons X  (XPS)
Spectrométrie de photoélectrons X  (XPS)
Computational NMR
NMR: Relaxation studies in the presence of off-resonance rf irradiation
NMR: Relaxation studies in the presence of off-resonance rf irradiation
Hyperpolarized species for NMR/MRI : Laser-polarized xenon
Hyperpolarized species for NMR/MRI : Laser-polarized xenon
Hyperpolarized species for NMR/MRI : Laser-polarized xenon
Brevet : Nouveaux complexes pour la séparation de cations
Brevet: Nanofibres gonflables et insolubles et leur utilisation dans le traitement des effluents essentiellement aqueux
Electronic structure theory to decipher the chemical bonding in actinide systems
Electronic structure theory to decipher the chemical bonding in actinide systems
Brevet : Nanofibres gonflables et insolubles et leur utilisation dans le traitement des effluents essentiellement aqueux
Nouvelle microscopie optique très haute sensibilité pour l\'observation des nanomatériaux bidimensionnels
SWAXS Lab -Saclay : The SAXS/ GISAXS/ X-ray reflectomer beamline
SWAXS Lab -Saclay : The SAXS/ GISAXS/ X-ray reflectomer beamline
Les bonnes performances d\'électrodes pour accumulateurs Li-ion à base de nanoparticules d\'oxyde métallique dopé azote élaborées par pyrolyse laser.
Les bonnes performances d\'électrodes pour accumulateurs Li-ion à base de nanoparticules d\'oxyde métallique dopé azote élaborées par pyrolyse laser.
Les bonnes performances d\'électrodes pour accumulateurs Li-ion à base de nanoparticules d\'oxyde métallique dopé azote élaborées par pyrolyse laser.
Brevet :  Utilisation de formiates de bore pour la réduction de fonctions organiques insaturées
Projet Nanoprotection
Projet Nanoprotection
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Un primaire d’adhésion avant peinture, sans chrome VI, pour l\'aéronautique et le transport
Un primaire d’adhésion avant peinture, sans chrome VI, pour l\'aéronautique et le transport
Un primaire d’adhésion avant peinture, sans chrome VI, pour l\'aéronautique et le transport
Nucléation-croissance de Nanoparticules d’or
Nucléation-croissance de Nanoparticules d’or
Membrane polymère pour le traitement d\'effluents pétroliers  (GASPOM)
Des progrès dans la compréhension de la biominéralisation par une nouvelle microscopie X
Cristallographie : Quand un ordre inattendu émerge d’un matériau nanostructuré
Améliorer la sensibilité d’analyse d’échantillons biologiques, avec la microfluidique
Améliorer la sensibilité d’analyse d’échantillons biologiques, avec la microfluidique
Améliorer la sensibilité d’analyse d’échantillons biologiques, avec la microfluidique
Etude du vieillissement de batteries par irradiation
Stockage des déchets nucléaires en conteneur acier en milieux argileux :  mis en évidence d\'une couche nanométrique contrôlant la corrosion
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Metrology of nanoparticles
Projet Cleverest (Nov 2017-Nov 2019)
Projet Cleverest (Nov 2017-Nov 2019)
Projet Cleverest (Nov 2017-Nov 2019)
Brevet : Utilisation de formiates silylés comme équivalents d\'hydrosalines
Suivi des  nanoparticules de TiO2 dans les végétaux, en fonction de la nature du sol
Suivi des  nanoparticules de TiO2 dans les végétaux, en fonction de la nature du sol
Suivi des  nanoparticules de TiO2 dans les végétaux, en fonction de la nature du sol
Laboratory \'Structure and Dynamics by Magnetic Resonance\'
Compréhension et optimisation de l’\'électrogreffage local
ANR LabCom 2018 - DESIR
ANR LabCom 2018 - DESIR
Solid State NMR studies of Glasses
Solid State NMR studies of Glasses
Des nanotubes fonctionnalisés pour augmenter la capacité et la stabilité des batteries Li-soufre (Li-S)
Des nanotubes fonctionnalisés pour augmenter la capacité et la stabilité des batteries Li-soufre (Li-S)
Des nanotubes fonctionnalisés pour augmenter la capacité et la stabilité des batteries Li-soufre (Li-S)
Projet SIMBBAC : \
Étude par spectroscopie de fluorescence femtoseconde d\'un nouveau colorant \
Étude par spectroscopie de fluorescence femtoseconde d\'un nouveau colorant \
Étude par spectroscopie de fluorescence femtoseconde d\'un nouveau colorant \
Matériaux nanoporeux obtenus par procédés sol-gel /  Nanoporous materials obtained by sol-gel processes
Matériaux nanoporeux obtenus par procédés sol-gel /  Nanoporous materials obtained by sol-gel processes
Dépôt en phase vapeur (PVD) couplé à un jet de nanoparticules, pour la synthèse de revêtements nanocomposites
Dépôt en phase vapeur (PVD) couplé à un jet de nanoparticules, pour la synthèse de revêtements nanocomposites
Dépôt en phase vapeur (PVD) couplé à un jet de nanoparticules, pour la synthèse de revêtements nanocomposites
Analyse chimique en ligne au LEDNA
Analyses thermogravimétriques au LEDNA
Analyses thermogravimétriques au LEDNA
Analyses thermogravimétriques au LEDNA
CVD pour la synthèse de nanotubes de carbone verticalement alignés et de graphène
CVD pour la synthèse de nanotubes de carbone verticalement alignés et de graphène
CVD pour la synthèse de nanotubes de carbone verticalement alignés et de graphène
CVD pour la synthèse de nanotubes de carbone verticalement alignés et de graphène
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Diffraction des rayons X : \
Nanofabrication : Mélange et dispersion de nanoparticules ou de nanotubes de carbone
Microscopies électroniques au LEDNA
Microscopies électroniques au LEDNA
Recuit 2200°c sous atmosphère inerte /  Poste de pesée fractionnement
Recuit 2200°c sous atmosphère inerte /  Poste de pesée fractionnement
Spectroscopie / spectrométrie infra-rouge et Raman (LEDNA)
Synthèse de nanoparticules par pyrolyse laser
Synthèse de nanoparticules par pyrolyse laser
Suivre en direct une synthèse chimique grâce à la RMN
Suivre en direct une synthèse chimique grâce à la RMN
La forme des nanomatériaux : une caractéristique déterminante dans le blocage de l’autophagie, un mécanisme sous-jacent de la toxicité
La forme des nanomatériaux : une caractéristique déterminante dans le blocage de l’autophagie, un mécanisme sous-jacent de la toxicité
La forme des nanomatériaux : une caractéristique déterminante dans le blocage de l’autophagie, un mécanisme sous-jacent de la toxicité
Vers un substitut sanguin à base de nanoparticules de silice
Laboratoire d\'Etude des Eléments Légers (LEEL)
Nouvelle électrode fonctionnelle en alliage InSb pour les batteries magnésium-ion
Du CO2 et du cuivre pour le radiomarquage de composés pharmaceutiques / CO2 and copper to radiolabel pharmaceutical compounds
Du CO2 et du cuivre pour le radiomarquage de composés pharmaceutiques / CO2 and copper to radiolabel pharmaceutical compounds
Du CO2 et du cuivre pour le radiomarquage de composés pharmaceutiques / CO2 and copper to radiolabel pharmaceutical compounds
Elaboration d\'un outil d\'acquisition RTI open source (Reflectance Transformation Imaging)
Sonde bimodale fluorescence –RMN pour la détection spécifique des protéines
Sonde bimodale fluorescence –RMN pour la détection spécifique des protéines
Sonde bimodale fluorescence –RMN pour la détection spécifique des protéines
Chantier CNRS Notre-Dame
Chantier CNRS Notre-Dame
Brevet : Nanocomposite photoactif et son procédé de fabrication / Photoactive nanocomposite and method for the production thereof
Brevet : Procédé de fabrication de nanotubes de carbone verticalement alignés, et condensateurs électrochimiques utilisant ces nanotubes comme électrodes
Brevet : Procédé de préparation d\'une électrode comprenant un support en aluminium, des nanotubes de carbone alignés et un polymère organique électro-conducteur, la dite électrode et ses utilisations
Brevet : Procédé de préparation d’alkylamines / Method for preparing alkylamines
Brevet : Procédé de préparation de méthoxyboranes et de production de méthanol / Method for preparing methoxyboranes and for producing methanol
Brevet : Procédé de fabrication d\'un dispositif microstructuré et dispositifs de mise en œuvre associés
Brevet : Cellule de mesure par résonance magnétique nucléaire en milieu liquide avec une bobine à couplage inductif, système comprenant une telle cellule et son utilisation
Brevet : Procédé de préparation de matériaux hybrides cœur-coquille
Brevet : Dispositif pour la synthèse de nanoparticules de type cœur-coquille par pyrolyse laser et procédé associé.
Brevet : Procédé de dopage par l\'azote de matériaux solides
Brevet : Procédé de préparation de molécules électroluminescentes organiques
Brevet :  Procédé de métallisation d\'une surface d\'un support solide
Importance des modifications chimiques des protéines pour leurs interactions avec les nanoparticules
Importance des modifications chimiques des protéines pour leurs interactions avec les nanoparticules
L’ion uranyle [UO2]2+ : un catalyseur efficace pour la réduction de doubles liaisons C=O
Projet SOS Epaves - Save Our Shipwrecks
La couronne de protéines adsorbées sur des nanoparticules de silice dévoile sa structure
Une couronne d’hémoglobine éclaire les réactions des nanoparticules dans leur milieu biologique
Brevet : Dispositif de dépot de particules de taille nanométrique sur un substrat
Brevet : Préparation de nouveaux capteurs et filtres d\'aldéhydes et/ ou de cétones
Brevet : Procédé de préparation d\'un matériau composite, matériau ainsi obtenu et ses utilisations
Nanotubes d\'imogolites (Aluminosilicates et aluminogermanates) : synthèse et propriétés
Nanotubes d\'imogolites (Aluminosilicates et aluminogermanates) : synthèse et propriétés
Nanotubes d\'imogolites (Aluminosilicates et aluminogermanates) : synthèse et propriétés
Nanotubes d\'imogolites (Aluminosilicates et aluminogermanates) : synthèse et propriétés
Nanotubes d\'imogolites (Aluminosilicates et aluminogermanates) : synthèse et propriétés
Des états excités de l’ADN produits par les rayonnements ionisants.
Une molécule-cage transporteuse d\'oxygène
Procédé de synthèse du méthanol, renouvelable en carbone et silicium
Conception de la Plateforme d’Acquisitions MUlti Dimensions (PAMUD)
Structure, captation cellulaire, migration et toxicité de nanoparticules métalliques greffées de polymères pour la nanomédecine
Structure, captation cellulaire, migration et toxicité de nanoparticules métalliques greffées de polymères pour la nanomédecine
Brevet : Procédé de synthèse de composés organiques marqués au carbone
Brevet : Procédé de synthèse de nanoparticules silicium-germanium de type cœur-coquille par pyrolyse laser, procédé de fabrication d\'une électrode pour batterie au lithium et électrode associée
Brevet : Dispositif portable de microscopie électrochimique, kits le comprenant et leurs utilisations
Brevet : Procédé de formation d\'un film organique polymérique a la surface d\'un substrat métallique mettant en œuvre un gel
Brevet : Couvercle anti-odeur
Brevet : Procédé de croissance de nanotubes de carbone en surface et dans le volume d\'un substrat carboné poreux et utilisation pour préparer une électrode
Brevet : Procédé de dépolymérisation de matériaux polymères oxygénés par catalyse nucléophile
Brevet : Procédé de préparation de matériau sol-gel silicaté nanoporeux monolithique
Brevet : Procédé de fabrication de pigments cosmétiques omniphobes
Brevet : Microsonde pour analyse par résonance magnétique nucléaire
Brevet : Procédé de traitement d\'une pièce métallique spécifique en vue d\'améliorer sa résistance a la corrosion et ses propriétés d\'adhésion a une composition de revêtement, telle qu\'une peinture
Brevet : Procédé de préparation d\'une surface à activité bactériostatique et surface ainsi préparée
Brevet : Procédé de préparation d\'un matériau biocide, bactéricide et/ou bactériostatique
Brevet : Procédé de préparation de composés oxyboranes
Nouvelles surfaces antibactériennes efficaces et modulables par greffage robuste de polyionènes
SCARCE : 18 mois de collaboration entre une université de Singapour et le CEA
Batteries Mg-ion : amorphisation et cristallisation au sein des anodes In-Pb
Elaboration des premières OLEDs émettrices de lumière circulairement polarisée
La corrosion en milieu complexe :  modèles pour la prédiction du comportement en site de stockage profond
De l’importance de la taille des protéines dans les interactions protéines-nanoparticules
Séparation de charges et photocatalyse dans les imogolites
Suivre en direct la chimie d\'une batterie Li-O2 avec la RMN operando
Brevet : Méthode de protection d\'objets sensibles à l\'air ou à l\'évaporation
Brevet : Dispositif microfluidique comportant une microgoutte présentant une matrice sol-gel
Brevet : Générateur pulsé de particules chargées électriquement et procédé d\'utilisation d\'un générateur pulsé de particules chargées électriquement
NMR towards metabolomics
NMR towards metabolomics
Brevet : Traitement d\'un film mince par plasma d\'hydrogène et polarisation pour en améliorer la qualité cristalline
Nouveau procédé de production des hydrosilanes (réducteurs doux) par hydrogénation catalytique
Les MOFs : matériau pour la cathode à air des batteries Li-O2
For WATER Quality Monitoring – 4WATER
For WATER Quality Monitoring – 4WATER
For WATER Quality Monitoring – 4WATER
For WATER Quality Monitoring – 4WATER
Le CEA et la NTU résolvent ensemble des problématiques clés pour un meilleur recyclage des déchets électroniques
Brevet : Utilisation de la microscopie électrochimique à balayage comme technique prédictive d\'un essai de corrosion au brouillard salin
Brevet : Procédé de préparation d\'acide acrylique a partir de β-propiolactone
Brevet : Procédé et solution pour préparer une surface à activité bactériostatique et bactéricide, surface ainsi préparée et ses utilisations
Brevet : Système de tri pour trier des objets appartenant à au moins deux catégories d\'objets présentant des signatures acoustiques différentes lors de l\'impact avec un corps d\'impact et procédés associés
METALPAT
METALPAT
BROGLASEA
BROGLASEA
SolGelCarbo
 BRIDGE
Synthèse à façon de nanoparticules d\'or hybrides et leurs multiples applications
La radiolyse pour l\'étude rapide du vieillissement d\'électrolytes de batteries lithium–ion
 Nouvelles technologies de l\'énergie @ NIMBE
Système de tri pour trier des objets appartenant à au moins deux catégories d\'objets présentant des signatures acoustiques différentes lors de l\'impact avec un corps d\'impact et procédés associés
Procédé pour caractériser des particules biologiques sous forme d\'aérosol par spectrométrie de plasma induit par laser et système associé
Synthèse de billes composites revêtues d\'oxyde de manganèse lamellaire et utilisation de telles billes pour éliminer des éléments toxiques contenus dans des fluides
Procédé de revêtement de matériaux textiles
Procédé et dispositif d\'extraction d\'additifs à partir d\'un matériau à base de plastique
Dispositif de synthèse colinéaire de nanoparticules par pyrolyse laser, système et procédé associés
Nouveaux dispositifs pour traiter les anévrismes cérébraux
 Système de caractérisation de particules se présentant sous la forme d\'un aérosol dans un gaz ambiant et procédé associé
Mélange-maître à activité bactériostatique ou bactéricide, son procédé de préparation et ses utilisations
Instabilité des protéines en présence de plastiques
Notre-Dame de Paris : première Dame de fer
Synthèse par électrochimie de films minces d’oxydes nanostructurés
Synthèse de Nanodiamants
Étude operando par RMN d\'une mini-batterie à flux redox organique
Rôle des protéines dans la diffusion des déchets microplastiques et voies possibles de leur élimination
Solubilisation des nanoparticules de TiO2 par un sidérophore bactérien
Echelle cellulaire / Cellular scale
 Biologie et santé / Biology and health @ NIMBE
 Économie circulaire - environnement @ NIMBE
Synthèse et photophysique de nanoparticules de graphène solubles et hautement photoluminescentes

 

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