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Thèse sur la dynamique multiéchelle de l'eau nanoconfinée (H/F)

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Informations générales

Référence : UMR8502-PASLAU-001
Lieu de travail : ORSAY
Date de publication : jeudi 11 juillet 2019
Nom du responsable scientifique : P. Launois
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 novembre 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les nanotubes d'imogolite (INT) sont des nanotubes d'argile naturels SiAl2O7H4, capables d'absorber une grande quantité d'eau, ce qui pourrait affecter la stabilité des sols dans lesquels ils sont présents. Ces dernières années, nous avons synthétisé des INTs synthétiques géo-inspirés GeAl2O7-xCxH4+2x, où l'hydrophilie de la paroi interne est contrôlée en substituant des groupes hydroxyl internes par des groupes méthyles.
Ces nanotubes géo-inspirés sont des systèmes modèles pour l'étude de nouveaux phénomènes associés à la dynamique de l'eau dans le nanoconfinement. L'objectif de la thèse est de comprendre le rôle du confinement géométrique et de la chimie de surface sur les propriétés d'adsorption et de diffusion des molécules d'eau. Le remplissage en eau sera étudié grâce à des expériences de diffusion des rayons X in situ dans une chambre d'humidité dédiée au Laboratoire de Physique des Solides à Orsay, tandis que la diffusion quasi élastique des neutrons et les expériences d'écho de spin des neutrons donneront accès à la diffusion dans des échelles de temps allant de picosecondes à cent nanosecondes. En plus des expériences, le doctorant réalisera des simulations de dynamique moléculaire, rendues possibles par la détermination de la structure des INTs en 2018, afin d'analyser les processus d'adsorption et de diffusion de l'eau à différentes échelles de temps. Des collaborations externes lui permettront de mettre les résultats en perspective avec les données thermodynamiques issues des isothermes d'adsorption et avec des expériences complémentaires de diffusion (expériences de dispersion RMN réalisées au laboratoire PHENIX à Paris). L'objectif ambitieux de la thèse est d'obtenir un ensemble cohérent de données expérimentales et de simulation sur la dynamique multiéchelle de l'eau confinée dans des milieux nanoporeux hydrophiles ou hydrophobes modèles et de présenter une image globale des phénomènes associés.

Contexte de travail

Le (la) doctorant(e) sera basée au laboratoire de physique des solides à Orsay la première année. C'est ici que nous réalisons les synthèses et qu'il (elle) fera des expériences de diffusion des rayons X. Il (elle) passera les deux années suivantes à l'institut Laue Langevin à Grenoble. Il (elle) fera principalement des expériences de diffusion X la première année et des expériences de diffusion neutronique les deux suivantes. Une part de la thèse concernera aussi des simulations (dynamique moléculaire, etc) pour comprendre les expériences. Sur les deux périodes, le (la) doctorant(e) effectuera des missions ponctuelles dans l'autre laboratoire. Des discussions régulières seront organisées avec le (la) doctorante et ses encadrants à Orsay (E. Paineau, P. Launois) et à Grenoble (S. Rols).

Contraintes et risques

Radioprotection (rayons X et neutrons). Manipulation de nanoobjets.

Informations complémentaires

Thèse cofinancée par l'ANR et l'ILL. Salaire net mensuel (à titre indicatif) : environ 1776 euros

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