Description du sujet de thèse

Nous visons à élucider la relation entre les structures mésoscopiques hiérarchiques chiraux avec des morphologies et des tailles contrôlées et leurs diverses propriétés (optiques, morphologiques, électromagnétiques), en mettant particulièrement l'accent sur leur relation avec la sélectivité en spin. L'objectif est de corréler les connaissances des fortes propriétés "chirales" basées sur divers mesurables afin de concevoir des matériaux pour des réactions électrocatalytiques plus efficaces.
L'utilisation de la spintronique, pour tirer parti du couplage de la charge et du spin, permet de contrôler précisément les réactions électrochimiques en améliorant l'efficacité des voies de réaction sélectionnées et en supprimant les sous-produits indésirables par polarisation de spin, et a fait l'objet de recherches intensives ces dernières années.
La chiralité est une propriété d'asymétrie résultant pour un objet de la non-superposition de son image dans un miroir. La notion de brisure de symétrie, inhérente à l'organisation de la matière, à la formation de nouvelles caractéristiques structurelles, et plus fondamentalement aux interactions faibles, est omniprésente. La synergie entre les électrocatalyseurs chiraux et divers facteurs tels que le spin électronique, le transfert de charge et les mécanismes d'adsorption introduit une nouvelle dimension de contrôle des réactions électrocatalytiques telles que la dissociation de l'eau et les réactions de réduction du CO2. Les progrès récents dans l'effet de sélection de spin induit par la chiralité (CISS), un effet de filtrage de spin observé avec des molécules chirales, ont révélé un lien direct entre l'orientation du spin et la chiralité inhérente des catalyseurs dans les réactions électrocatalytiques. De manière remarquable, la manipulation contrôlée de la polarisation du spin électronique à la surface du catalyseur chiral a montré un potentiel significatif dans l'amélioration à la fois de la cinétique de réaction et de la sélectivité des produits lors des processus photochimiques et électrochimiques, présentant un tout nouveau concept pour le développement de systèmes d'électrocatalyse neutres en carbone. Cependant, il reste un certain nombre de questions sans réponse concernant la manière de concevoir les systèmes électrocatalytiques optimisés en tirant parti des systèmes chiraux présentant l'effet CISS le plus efficace.
Dans ce projet, nous créons un consortium collaboratif véritablement interdisciplinaire entre des groupes spécialisés dans les structures nanochirales, l'électrocatalyse et l'effet CISS, afin d'élucider la relation entre les structures mésoscopiques hiérarchiques chiraux et leurs diverses propriétés (optiques, morphologiques, électromagnétiques), en mettant particulièrement l'accent sur leur relation avec la sélectivité en spin. L'objectif est de corréler les connaissances des fortes propriétés "chirales" basées sur divers mesurables afin de concevoir des matériaux pour des réactions électrocatalytiques plus efficaces. Nous nous concentrerons sur les matériaux chiraux s'étendant de l'échelle nanométrique à la mésoscopique - la plage de taille critique, semblable à la longueur d'onde de la lumière, difficile à évaluer à la fois par des approches ascendantes et descendantes - à travers une construction hiérarchique, en combinant des molécules chirales et des supra/macro molécules, des cristaux et des nanostructures inorganiques. Les matériaux présentant une périodicité et une hiérarchie finement ajustées seront particulièrement intéressants. Nous éluciderons expérimentalement et théoriquement la relation entre de tels matériaux exprimant des propriétés chirales hiérarchiques et des champs chiraux. Nous explorerons ensuite les fondements théoriques de l'effet CISS, en mettant l'accent sur son rôle crucial dans la catalyse des réactions électrochimiques et la facilitation du transfert d'électrons à longue distance à travers les surfaces catalytiques.

Contexte de travail

Le candidat devrait avoir une bonne expertise en chimie des colloïdes, en nanomatériaux et en notion de chiralité ainsi qu'en chimie organique. Le candidat devrait avoir de l'expérience dans les spectroscopies UV, IR, CD, VCD et CPL ainsi que dans les techniques de microscopie (TEM, SEM, OM). On attend du candidat qu'il soit hautement motivé et qu'il travaille de manière autonome avec une forte éthique de travail. Étant donné qu'il s'agit d'un projet international et que notre groupe est également fortement international, la maîtrise de la langue anglaise est requise.