| Centre
Paris-Saclay
| | | | | | | webmail : intra-extra| Accès VPN| Accès IST | English
Univ. Paris-Saclay

Sujet de stage / Master 2 Internship

Retour à la liste des stages


Développement d'une méthode pour la congélation rapide d'échantillons de cryomicroscopie électronique

Spécialité : CHIMIE / Génie chimique

Contact : GOBEAUX Frederic,
e-Mail : frederic.gobeaux@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 55 21
Laboratoire : NIMBE/LIONS

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Non
Durée du stage : 0-4 mois
Date limite de constitution de dossier : 30/04/2022

Résumé :
L'objectif de ce stage est de mettre au point une méthode combinant microfluidique, vaporisation et congélation rapide pour préparer des échantillons de cryo-microscopie électronique. Le sujet est adaptable à différents niveaux (de bac +2 à bac+5).

Sujet détaillé :
Les nouveaux outils de stockage de l'énergie (photovoltaïque, batteries au lithium) reposent en grande partie sur les éléments des terres rares ; mais leur extraction soulève de fortes préoccupations écologiques, et leur recyclage est encore difficile. Tout progrès dans les processus de séparation et de précipitation serait donc profitable à la sauvegarde de l'environnement.

Notre étude récente de la co-précipitation des ions cérium par l'acide oxalique dans l'eau, une étape clé dans certains processus de récupération des terres rares, a révélé la formation spontanée de "nanogouttelettes minérales" juste après le mélange des réactifs (Durelle et al. à soumettre) . Ces nano-gouttelettes sont constituées d'un liquide riche en réactifs qui se transforme en cristaux d'oxalate de cérium après plusieurs dizaines de secondes. Ces gouttelettes ont été visualisées en microscopie électronique à transmission cryogénique 7,5 secondes après le mélange. Cette nanophase nouvellement signalée pourrait être utile aux processus de séparation et de récupération, mais ses conditions et mécanismes de formation nécessitent une enquête plus approfondie.

Sa caractérisation poussée implique de pouvoir sonder le système juste après le mélange, alors que le système est encore constitué d'ions libres. Ceci est réalisable grâce à des mélangeurs microfluidiques ultrarapides (tmix < 1 ms), fabriqués à l'aide de techniques de lithographie douce, et récemment utilisés par notre équipe pour étudier la précipitation du carbonate de calcium par diffusion des rayons X.

L'objectif de ce stage est de développer un dispositif permettant de congeler une solution le plus rapidement possible après mélange des réactifs. En pratique, nous devons combiner des mélangeurs microfluidiques avec un système de congélation ("guillotine") (voir Chen & Frank et Feng et al.). Les deux composants existent déjà, mais ils doivent être interfacés avec un vaporisateur (spray) afin de récupérer rapidement la solution en sortie du mélangeur sur une grille de microscope électronique plongeant dans l'éthane liquide. Le stagiaire devra développer ce vaporisateur avec des outils microfluidiques et trouver les bonnes conditions et paramètres pour obtenir des échantillons observables.

Références :
Chen, B.; Frank, J. Two Promising Future Developments of Cryo-EM: Capturing Short-Lived States and Mapping a Continuum of States of a Macromolecule. Microscopy (Oxf) 2016, 65 (1), 69–79. https://doi.org/10.1093/jmicro/dfv344

Feng, X.; Fu, Z.; Kaledhonkar, S.; Jia, Y.; Shah, B.; Jin, A.; Liu, Z.; Sun, M.; Chen, B.; Grassucci, R. A.; Ren, Y.; Jiang, H.; Frank, J.; Lin, Q. A Fast and Effective Microfluidic Spraying-Plunging Method for High-Resolution Single-Particle Cryo-EM. Structure 2017, 25 (4), 663-670.e3. https://doi.org/10.1016/j.str.2017.02.005
Techniques utilisées au cours du stage :
Microfluidique, cryo-TEM

Mots clés : Séparation des terres rares, coprécipitation, séparation de phases liquide-liquide, microfluidique, cryo-MEM

Lien vers le laboratoire
Lien vers la page du tuteur

 

Retour en haut