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Paris-Saclay
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Univ. Paris-Saclay

Sujet de stage / Master 2 Internship

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La synthèse automatisée des nanoparticules

Spécialité : CHIMIE / Chimie-physique

Contact : Levenstein Mark,
e-Mail : mark.levenstein@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 57 34
Laboratoire : NIMBE/LIONS

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-6 mois
Date limite de constitution de dossier : 01/04/2024

Résumé :
Ce stage se concentre sur l'avancement de la synthèse des nanoparticules grâce à une surveillance en temps réel utilisant la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS). L'objectif est d'établir un système de contrôle précis des propriétés des nanoparticules en créant une configuration de synthèse automatisée avec une boucle de rétroaction entre les mesures de SAXS et les paramètres de synthèse. Le stagiaire travaillera sur la synthèse de nanoparticules modèles (SiO2) avec une précision sub-nanométrique, analysera les motifs de SAXS, comprendra l'impact des paramètres opérationnels sur les taux de nucléation et d'agrégation, et construira finalement une boucle de contrôle de rétroaction pour produire des nanoparticules de tailles prédéterminées.

Sujet détaillé :
En raison de la réduction de taille, les nanoparticules présentent des propriétés exceptionnelles adaptées à une large gamme d'applications telles que l'optique, la production et le stockage d'énergie, et la médecine, pour n'en nommer que quelques-unes. Ces applications nécessitent souvent un contrôle très précis de la taille, de la structure et de l'état d'agrégation des nanoparticules. Actuellement, ce contrôle est approximatif et repose essentiellement sur des approches d'essais et d'erreurs.

Dans ce contexte, nous développons une approche où la synthèse des nanoparticules en solution est surveillée en temps réel par diffraction des rayons X aux petits angles (SAXS) in situ. L'objectif à long terme est de dicter précisément les propriétés des nanoparticules finales en mettant en place une synthèse automatisée avec une boucle de rétroaction entre la taille, le nombre et l'état d'agrégation des nanoparticules mesurés par SAXS et les paramètres opérationnels de la synthèse (par exemple, injection de réactif, pH, température).

L'objectif de ce stage est de construire et de valider la configuration en synthétisant des nanoparticules modèles (SiO2), avec une précision sub-nanométrique sur la taille et sans agrégation. Il consistera à 1) synthétiser des nanoparticules de SiO2 en solution, 2) compléter la comparaison en temps réel des motifs de SAXS avec des modèles physiques, 3) comprendre la dépendance des taux de nucléation, de croissance et d'agrégation par l'utilisation ou l'amélioration des théories actuelles, et 4) utiliser cette compréhension fondamentale pour construire la boucle de contrôle de rétroaction et produire des nanoparticules de taille prédéterminée.
Techniques utilisées au cours du stage :
Chimie en solution, diffusion des rayons X aux petits angles, codage Python, théories de nucléation/croissance, microscopie électronique en transmission, apprentissage machine.

Mots clés : Nanoparticules, diffusion des rayons X, théories de nucléation/croissance, systèmes de contrôle

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