Missions

L'objectif de ce travail est de mettre en place une preuve de concept technologiquement ambitieuse, d'un réacteur/plateforme microfluidique/millifluidique à haut débit, transposable à d'autres laboratoires, pour la production en continu de nanoparticules de métaux nobles. Le fonctionnement du réacteur sera contrôlé et articulé par des boucles de rétroaction sur des variables d'entrée définies vers les propriétés souhaitées des nanoparticules. Les synthèses de nanoparticules seront couplées à le spectroscopie l'UV-Vis et à d'autres techniques spectrométriques pour interroger le système et acquérir des informations sur l'état de la réaction, qui devraient éventuellement alimenter des outils d'IA spécifiques développés pour améliorer le contrôle du procédé expérimental.

Activités

- Fabrication des systèmes microfluidiques conformément aux normes. préalablement définies, et mise en place de plateformes de micro-réacteurs.
- Caractérisation de l'efficacité du mélange et des performances du réacteur en fonction des débits de réactifs non symétriques (Microscopie Optique, Microscopie à Fluorescence, Microscopie Confocale Raman).
- Adaptation de la chimie réactionnelle aux spécifications environnementales microfluidiques.
- Définition des temps caractéristiques de réaction et optimisation des chemins optiques pour le sondage UV-Vis.
- Analyse de données, y compris la création d'une base de données spectrale UV-Vis liée aux conditions de réaction, la caractérisation de nanoparticules par microscopie électronique pour les calculs de bilan de population et l'application d'outils d'IA pour définir des boucles de contrôle par rétroaction sur les paramètres de réaction.
- Rédaction d'articles et de rapports.
- Gérer les interactions entre les membres qualifiés de l'équipe interdisciplinaire et également avec des collaborations externes pour les implémentations IA.

Compétences

Nous recherchons des candidats très motivés souhaitant dynamiser leur carrière scientifique dans un projet technologique de première ligne et hautement interdisciplinaire, au sein d'un laboratoire de pointe détenant à la fois les expertises et les installations requises plus une expérience contrastée au cours du temps. Les candidats présentant un profil d'expérimentateur avec un solide bagage de formation en physique-chimie (idéalement en lien avec la chimie et/ou la microfluidique) sont particulièrement encouragés à déposer leur candidature. Le chercheur postdoctoral développera et fabriquera avec indépendance des dispositifs microfluidiques/millifluidiques intégrant des techniques de détection spectroscopiques, et sera en partie responsable du codage pour l'acquisition, l'analyse et la création de bases de données automatisées. À cet égard, les candidats ayant une expérience démontrée dans des techniques de microfabrication et microfluidique, des synthèses chimiques, l'utilisation de techniques analytiques standard de routine et des compétences en programmation (python, Matlab) pour l'analyse des données seront particulièrement recherchés. Une parfaite maîtrise de la langue anglaise, à l'oral et à l'écrit, est également requise.

Contexte de travail

CONTEXTE SCIENTIFIQUE

Les procédés de précipitation réactive sont des technologies clés pour le développement rapide de nouveaux nanomatériaux (métaux, céramiques, (bio)polymères…). Des approches bien maîtrisées d'intensification des procédés, basées sur la microfluidique, sont récemment développées à l'échelle du laboratoire, favorisant des conditions de fabrication plus efficaces et plus respectueuses de l'environnement. La microfluidique permet un débit élevé, une reproductibilité et un rendement accrus grâce à des rapports surface/volume plus importants et des temps de mélange inférieurs à la milliseconde qui permettent de découpler la nucléation des particules et les premiers stades de croissance du mélange. En effet, ces approches permettent de garder un contrôle strict sur la morphologie des nanoparticules et les distributions de taille, favorisant la monodispersité et les propriétés homogènes, autrement difficiles lors de l'utilisation de méthodes macroscopiques de synthèse standard en batch.
Cependant, la mise à l'échelle de la microfluidique vers des conditions industrielles devient essentielle pour ouvrir la voie à une nouvelle génération de processus industriels plus rapides avec moins d'impact sur l'environnement. En ce sens, la nécessité industrielle d'un contrôle automatisé des procédés de production de particules passe par la caractérisation des réactions en ligne, in situ, et par la mise en place de boucles de contrôle, assurant la qualité du produit dans des conditions de procédé non idéales (perturbations des flux de réactifs, variations de température, etc). De même, les nécessités de la production industrielle obligent à une augmentation des volumes de production soit par des approches millifluidiques, soit par la parallélisation de systèmes multiples microfluidiques.

CADRE
Cette offre postdoctorale, explorant l'intensification des procédés par des approches microfluidiques, s'inscrit dans le cadre du démonstrateur 2FAST (Federation of Fluidic Autonomous labs to Speed-up material Tailoring) du projet PEPR (Programmes et équipements prioritaires de recherche) DIADEM, qui est un projet ambitieux vers l'accélération de la conception et de la production de matériaux plus performants et durables. Le chercheur fera partie d'un réseau d'excellence comprenant 4 laboratoires différents à l'échelle nationale, à savoir ICMCB (UMR5026) et LOF (UMR5258) à Bordeaux, ISEC (CEA) à Marcoule, et LIONS (UMR 3685) à Paris.

RÉFÉRENCES
- Roger, K. et al. (2022). Controlling nanoparticle formation from the onset of nucleation through a multi-step continuous flow approach. Journal of Colloid and Interface Science, 608, 1750-1757.
- El Amri, N., et al. (2020). Polyvinylpyrrolidone (PVP) impurities drastically impact the outcome of nanoparticle syntheses. Journal of Colloid and Interface Science, 576, 435-443.
- Gestraud, C., et al. (2020). Injection time controls the final morphology of nanocrystals during in situ-seeding synthesis of silver nanodisks. CrystEngComm, 22(10), 1769-1778.
- Ramamoorthy, et al. (2020). The role of pre-nucleation clusters in the crystallization of gold nanoparticles. Nanoscale, 12(30), 16173-16188.
- Rodríguez-Ruiz, I., et al. (2017). Innovative high-throughput SAXS methodologies based on photonic lab-on-a-chip sensors: Application to macromolecular studies. Sensors, 17(6), 1266.
- Rodríguez-Ruiz, I. et al. (2016). Continuous sensing photonic lab-on-a-chip platform based on cross-linked enzyme crystals. Analytical chemistry, 88(23), 11919-11923.
- Rodríguez-Ruiz, I., et al. (2015). Photonic lab-on-chip (PhLOC) for enzyme-catalyzed reactions in continuous flow. Microfluidics and Nanofluidics, 18(5), 1277-1286.

Informations complémentaires

La durée du contrat est prévue pour 12 mois, renouvelable jusqu'à 18 mois, avec une période d'essai de 3 mois soumise à évaluation. La candidature doit être en anglais et inclure un curriculum vitae, une lettre d'intention et deux lettres de recommandation ou au moins 2 personnes à contacter. Les documents de candidature doivent être envoyés dans un seul fichier PDF. Les candidatures incomplètes ne seront pas prises en compte pour l'évaluation. Les candidatures seront examinées au fur et à mesure de leur réception jusqu'à ce que le poste soit pourvu. Pour toute demande concernant le poste, veuillez envoyer un e-mail au Dr Isaac Rodriguez-Ruiz (isaac.rodriguez-ruiz@cnrs.fr), au Dr Kevin Roger (kevin.roger@toulouse-inp.fr), au Dr Sébastien Teychené (sebastien.teychene@toulouse -inp.fr), Dr Yannick Hallez (yannick.hallez@univ-tlse3.fr) et Dr Martine Meireles (martine.meireles-masbernat@univ-tlse3.fr). Les candidats défendant leur doctorat avant juin 2023 sont également invités à postuler pour le poste.