Post-doctorant en Chimie Physique pour le développement de photocatalyseurs moléculaires à bas de carbène hétérocyclique pour la photoréduction de substrats organiques (H/F)

Description du Poste

Les Missions

La catalyse photoredox propose des solutions innovantes en synthèse organique pour l’activation réductrice de substrats inertes dans des conditions douces [Chem. Rev. 2013, 113, 5322 ; Chem. Rev. 2016, 116, 10075]. Cependant, les photocatalyseurs classiques sont limités par le pouvoir réducteur de leurs états excités (généralement supérieure à –2 V vs ECS). Le projet ANR CASPI, qui accueillera le(la) futur(e) post-doctorant(e), explore une approche basée sur le mécanisme ConPET (Consecutive Photoinduced Electron Transfer), visant à générer des photocatalyseurs anioniques à fort pouvoir réducteur à partir de carbènes N-hétérocycliques (NHC). Ces organocatalyseurs NHC, récemment utilisés dans diverses transformations radicalaires réductrices [Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 26783 ; Chem. Sci. 2024, 15, 14699], pourraient voir leur réactivité élargie à des substrats difficiles à réduire, jusqu’ici inaccessibles, grâce à une irradiation par lumière visible, comme le suggèrent nos résultats préliminaires. Les travaux de recherche du postdoctorant viseront ainsi à concevoir et étudier de nouveaux organo-photocatalyseurs à base de NHC pour promouvoir des réductions de substrats organiques réputés difficiles à réduire comme les halogénures d’aryles.

L'Activité

Le(la) candidat(e) sera en charge de l’étude des propriétés rédox (par électrochimie moléculaire), et photophysiques (par spectroscopies d’absorption et d’émission stationnaires et résolues dans le temps) de ces nouveaux organo-photocatalyseurs et de leurs intermédiaires réactionnels impliqués dans la catalyse. Ces études seront menées au Département de Chimie Moléculaire (DCM) de l’Université Grenoble Alpes sous la direction de Dr. Jérôme Fortage (Equipe EMPRe). La synthèse des nouveaux organo-photocatalyseurs ainsi que leurs caractérisations (RMN, spectrométrie de masse, structure X,…) seront réalisées par un doctorant également recruté au DCM et supervisé par Dr. David Martin (Equipe CIRe). L’étude de leurs propriétés photocatalytiques (sous irradiation lumineuse en présence de substrats organiques) sera quant à elle menée par un deuxième doctorant recruté à l’Institut de Chimie Radicalaire de l’Université Aix-Marseille sous la direction de Dr. Julie Broggi.

Votre Profil

Compétences

Le(la) candidat(e) doit être un(e) chimiste moléculaire. Une expérience en électrochimie moléculaire ou en photochimie (voire en photocatalyse) peut être un atout (mais pas obligatoire). Le(la) candidat(e) sera rigoureux(se), créatif(ve), fortement motivé(e) et travailleur(se). Il(elle) devra être capable de travailler en équipe mais aussi de façon indépendante avec un minimum de supervision. Le(la) candidat(e) parlera couramment français ou anglais.

Votre Environnement de Travail

Ce travail de recherche est financé par l’Agence National de la Recherche (ANR) sous l’acronyme CASPI et il sera réalisé dans le cadre d’une collaboration entre le Département de Chimie Moléculaire (UMR 5250) à l’Université Grenoble Alpes au sein de l’équipe Electrochimie Moléculaire et Photochimie Rédox (EMPRe, Dr Jérôme Fortage) et de l’équipe Chimie Inorganique Rédox (CIRe, Dr David Martin), et l’Institut de Chimie Radicalaire (UMR 7273) de l’Université Aix-Marseille dans l’équipe Pharmaco-Chimie Radicalaire (PCR, Dr. Julie Broggi). Le projet CASPI vise une conception rationnelle de processus extrêmement réducteurs par photoactivation directe d’intermédiaires d’organocatalyse par les carbènes N-hétérocycliques (NHC), eux même déjà très réducteurs. La proposition est basée sur des concept émergents (par exemple « ConPET » : Consecutive Photo-induced Electron Transfer) dans lesquels une première transformation d’un photocatalyseur produit un radical anion, qui, à son tour, peut photo-induire des réductions extrêmes, ainsi que sur des résultats préliminaires originaux publiés par les équipes CIRe et PCR [Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 26783 ; Chem. Sci. 2024, 15, 14699]. L’organocatalyse radicalaire par les NHC et la photocatalyse réductrice extrême sont des domaines de recherche très concurrentiels. La plupart des équipes internationales se focalisent essentiellement sur l’optimisation méthodologique de « boîtes noires » et restent limitées par la difficulté de l’étude d’intermédiaires clés transitoires et des situations photophysiques et/ou mécanistiques complexes. A contre-pied, CASPI tire parti de l’expérience du consortium dans la manipulation, l’étude et la compréhension des intermédiaires réactifs dérivés des NHC pour proposer une démarche rationnelle. Le consortium a l’intention i) de développer des modèles NHC favorisant une activité redox, la stabilité de formes radicalaires et de fortes absorptions dans le visible; ii) d’effectuer une étude photoélectrochimique complète et évaluer la photoréactivité des principaux intermédiaires clés; iii) concevoir sur cette base de puissantes réactions photocatalysées par les NHC qui restent sélectives, tout en impliquant des activations hautement réductrices (de type « Birch », par exemple).
Le Département de Chimie Moléculaire (DCM), au sein duquel travaillera le(la) post-doctorant(e), est une unité mixte CNRS/Université Grenoble Alpes (UMR 5250) mobilisant près de 80 permanents chercheurs/enseignants-chercheurs/ITA/IATOSS et autant de doctorants, post-doctorants et masters, autour de deux axes de recherche interactifs que sont la chimie pour la santé et la chimie pour les nanosciences. Par ailleurs, le DCM est structuré en 6 équipes de recherche portant chacune une thématique scientifique, avec notamment l’équipe EMPRe qui possède de fortes compétences en électrochimie moléculaire et photochimie rédox. L’équipe EMPRe présente notamment une forte expertise dans le domaine de la photo- et électrocatalyse dédiée à la réduction du CO2 et des protons en H2, et plus largement à la dissociation de l’eau en O2 et H2, ainsi que dans la caractérisation électrochimique et photophysique de processus catalytiques photo- et électro-induits. L’équipe EMPRe possède également tous les instruments en électrochimie et photophysique nécessaires à la réalisation de ces travaux. Le(la) canditat(e) retenu(e) travaillera au sein du groupe EMPRe sous la responsabilité du Dr. Jérôme Fortage (CRCN CNRS).

Contraintes et risques

Le(la) candidat(e) devra manipuler des solutions organiques contenant des produits chimiques de faible toxicité. Il/elle devra utiliser régulièrement des lasers de classe 4 dans le cadre des études photophysiques et des lampes d’irradiation puissantes de type Xe (intensité lumineuse de l’ordre de 100 mW/cm²) dans le cadre de l’étude des mécanismes photocatalytiques.

Rémunération et avantages

Rémunération

à partir de 3041€ brut mensuel selon l’expérience

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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