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Compréhension du vieillissement des interfaces nanoparticules de TiO2/phosphate (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mardi 17 août 2021

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Informations générales

Référence : UMR3685-SOPLEC-003
Lieu de travail : GIF SUR YVETTE
Date de publication : mardi 15 juin 2021
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 18 mois
Date d'embauche prévue : 1 décembre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : entre 2675 et 3000 € brut mensuel selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : 1 à 4 années

Missions

Les matériaux nanométriques sont aujourd'hui présents dans des domaines variés allant des produits de consommation (agroalimentaire, cosmétique…) aux dispositifs techniques (stockage d'énergie…). Avec l'amélioration ou l'apparition de nouvelles propriétés dues à leur taille nanométrique et en relation avec le rapport surface/volume élevé, vient la grande sensibilité des surfaces très sujettes à la modification et à l'empoisonnement. Ainsi, lors d'une utilisation dans un environnement particulier, des phénomènes de vieillissement se produisent et peuvent avoir des conséquences dramatiques sur leur utilisation éventuelle. Dans ce contexte, une méthode pour générer et analyser les processus de vieillissement de manière répétée et rapide est essentielle pour optimiser/contrôler les propriétés des nanomatériaux au cours du vieillissement. Au cours de ce processus, la nature des espèces interagissant avec les nanoparticules (NPs) régit l'évolution (positive ou négative) des propriétés. Afin de prévoir et éventuellement d'atténuer certains effets, il est important d'investir beaucoup d'efforts dans la compréhension du mécanisme expliquant la formation de ces espèces. De tels mécanismes peuvent être assez complexes. Au-delà de la formation de ces espèces, potentiellement en interaction avec les NPs, il est raisonnable de penser que cette interaction ne se produira pas indistinctement sur les différentes surfaces. Par exemple, certains paramètres seront les arrangements atomiques (symétrie…) et/ou le potentiel chimique (pouvoir d'oxydation…),.
Au cours de ce post-doctorat de 18 mois, nous nous concentrerons sur l'interaction des NPs de TiO2 avec des molécules d'intérêt biologique, un domaine de grande préoccupation. En effet, TiO2, considéré comme un matériau biocompatible, est présent dans de nombreux produits du quotidien (aliments, peintures, produits d'hygiène, cosmétiques, médicaments, etc.). Par conséquent, les consommateurs sont largement exposés au TiO2 qui peut interagir avec les cellules vivantes. Des études in vitro montrent que les particules ultrafines de TiO2 (10-20 nm) induisent des dommages oxydatifs à l'ADN, une peroxydation lipidique… dans les cellules épithéliales bronchiques humaines, entraînant une réponse inflammatoire et la formation d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). Ces ROS sont des radicaux libres, qui créent des dommages si la réponse antioxydante n'est pas suffisante pour les inactiver. La radiolyse (c'est-à-dire la réactivité chimique induite par l'interaction entre les rayonnements ionisants et la matière) est un outil très pratique et puissant pour générer des ROS, étudier leur devenir et ainsi étudier les processus de vieillissement dus au stress oxydatif. Les membranes cellulaires, essentiellement composées de phospholipides, constituent la première barrière à la pénétration des NP dans la cellule. Le groupement phosphate des phospholipides jouant un rôle essentiel dans l'adsorption, nous nous concentrerons sur l'interaction TiO2 NPs/molécules de phosphate. La radiolyse sera utilisée ici pour déterminer comment différentes conditions perturbent/modifient les interactions NPs/molécules de phosphate, qui peuvent également dépendre de la chimie de surface du TiO2. Nous entendons ici comprendre comment les phénomènes de vieillissement (stress oxydatif) des échantillons de molécules de TiO2/phosphate sont affectés par la nature de la molécule de phosphate, la phase cristalline du TiO2, la nature de la facette exposée… afin d'atténuer ces effets.

Activités

• En utilisant la chimie sol gel, vous synthétiserez des NP de TiO2 parfaitement contrôlées avec des facettes exposées bien contrôlées et les caractériserez (DRX, TEM…) au Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP, Sorbonne Université, Paris). Vous caractériserez également les groupes de surface sur les NPs par spectroscopie proche infrarouge et mesures de potentiel zêta.
• Vous caractériserez des solutions de molécules de TiO2 NPs/phosphates (éthylphosphate, diéthylphosphate ; ou encore phospholipides…) et décrirez l'adsorption au niveau atomique en prenant en compte le rôle joué par la facette cristalline des NPs. Vous mesurerez les isothermes d'adsorption de petites molécules de phosphate à différents pH, forces ioniques (en ajoutant NaCl) et concentrations. Vous utiliserez des mesures de potentiel zêta, des spectroscopies vibrationnelles et UV-visible. Ce travail sera réalisé au NIMBE (CEA/Saclay) et à l'Institut des Matériaux Jean Rouxel, Nantes (IMN).
• Vous irradierez ces solutions de NPs/molécules de phosphate par un irradiateur gamma disponible au NIMBE dans diverses conditions expérimentales et identifierez les produits de dégradation au cours du vieillissement en utilisant des techniques de chromatographie liquide haute performance et de spectrométrie de masse. Vous déterminerez également comment l'irradiation (vieillissement) affecte les interactions TiO2 NPs/phosphate. Par ailleurs, à l'IMN, des expériences similaires seront menées dans la cellule liquide d'un microscope électronique, qui sera utilisée comme source d'irradiation permettant de visualiser les processus de vieillissement en jeu.
• Vous réaliserez des expériences de radiolyse pulsée à l'Institut de Chimie Physique (ICP, Université Paris Saclay) afin d'obtenir des informations résolues en temps sur les processus de vieillissement. Vous proposerez des mécanismes pour tenir compte des processus de vieillissement dans ces systèmes.

Compétences

Vous êtes titulaire d'un doctorat en chimie physique.
Vous avez une excellente expérience dans la synthèse de (nano)matériaux, leurs caractérisations et dans diverses spectroscopies.
Vous avez une excellente expérience dans diverses techniques analytiques (HPLC, spectrométrie de masse…).
Vous êtes enthousiaste et très intéressé par la réalisation de travaux expérimentaux précis à l'aide d'équipements de pointe, ainsi que par la compréhension et l'interprétation des données.
Vous souhaitez un projet interdisciplinaire avec une grande synergie entre différents groupes.
Vous êtes soucieux de la qualité, consciencieux, créatif et coopératif, avec un goût prononcé pour la rigueur scientifique.
Vous êtes capable de communiquer avec différents publics et avez un bon niveau d'anglais.
Une expérience en chimie sous rayonnement et/ou en analyse PDF seraient un atout.

Contexte de travail

Ce post-doctorat est financé dans le cadre d'un projet de l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) PRC ACETONE.
Le laboratoire d'accueil est Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (NIMBE, UMR 3685, CEA/Saclay, Université Paris Saclay, http://iramis.cea.fr/nimbe/). Le NIMBE est un centre de recherche commun entre le CNRS et le CEA/Saclay, composé de plus de 200 collaborateurs dont plus de 120 permanents et environ 70 doctorants et post-doctorants. Le chercheur postdoctoral bénéficiera d'interactions avec de nombreux collègues. Il/elle travaillera également au LCMCP (Sorbonne Université, Paris) pour la synthèse et la caractérisation des NPs de TiO2, à l'ICP (Université Paris Saclay) pour les expériences de radiolyse pulsée et également à l'IMN (Université de Nantes) pour caractériser les équilibres entre nanoparticules et solution.

Contraintes et risques

Risques chimiques et utilisation des rayonnements ionisants.
Il est à noter que des règles de sécurité strictes sont appliquées.

Informations complémentaires

Toutes les candidatures doivent être envoyées via le « portail emploi CNRS » et doivent inclure un CV et une lettre précisant votre motivation.

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