Description du sujet de thèse

Les protéines assurent les fonctions essentielles du vivant, du transport de l'oxygène à la photosynthèse. Leur nano-structure complexe dicte cette fonction. Les modifications de cette structure peuvent avoir des conséquences dévastatrices, comme dans les maladies d'Alzheimer et de Parkinson. D'où la nécessité de disposer de techniques permettant de sonder la nano-structure des protéines. Néanmoins, les techniques existantes se heurtent à des limites lorsqu'elles sont utilisées dans un environnement et des conditions réalistes.
La spectroscopie vibrationnelle dans la gamme des TeraHertz (THz) apparaît comme une alternative prometteuse. Comme les instruments de musique qui produisent des sons dont la fréquence dépend de leur taille, la fréquence des vibrations dépend de la taille de l'objet qui les supporte, et le domaine THz correspondjustement à des tailles nanométriques.
Dans le cadre de son doctorat, le candidat participera à la conception et à la mise en œuvre de concentrateurs électromagnétiques dans la gamme des TeraHertz pour étudier des échantillons biologiques, des acides aminés aux microcristaux de protéines, une forme utilisée dans leurs études structurelles.
Plus précisément, la spectroscopie THz est une technique non invasive pour sonder la matière. Cela en fait un outil précieux pour l'identification des matériaux, en particulier dans les échantillons biologiques. Cependant, l'étude des échantillons biologiques dans leur état naturel est limitée par leur petite taille. La plupart des objets biologiques, y compris les protéines, les brins d'ADN, les capsides virales, les cellules ou les bactéries, sont beaucoup plus petits que les longueurs d'onde THz. Ce décalage de taille rend impossible l'utilisation de techniques propagatives pour analyser un objet unique. Pour relever ce défi, des résonateurs peuvent être utilisés pour concentrer le champ électromagnétique. Ces résonateurs, appelés résonateurs à anneau fendu, sont bien connus de la communauté. Cependant, ils sont la plupart du temps utilisés dans les métasurfaces, qui se composent de centaines d'entre eux. Nous avons développé une méthodologie qui permet l'étude d'un seul résonateur. Dans le cadre de ce doctorat, nous exploiterons cette méthodologie pour analyser un échantillon unique placé dans la fente de ces résonateurs.
Missions : Votre mission principale consistera à concevoir et optimiser les performances du dispositif par simulation électromagnétiques. Vous utiliserez ensuite nos installations de micro et nano-fabrication de pointe pour fabriquer le dispositif à l'aide d'équipements de dernière génération. Une fois fabriqué, vous validerez les performances électromagnétiques du dispositif en termes de localisation et de couplage des champs. Enfin, vous utiliserez le dispositif en spectroscopie THz à large bande avec divers échantillons macromoléculaires dans différentes conditions, allant de températures cryogéniques dans un cryostat dédié à des environnements microfluidiques. Votre objectif final sera d'obtenir des données qualitatives et quantitatives qui pourront être utilisées pour mieux comprendre les structures et les fonctions des molécules biologiques.

Contexte de travail

L’Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL) a pour vocation de développer des recherches technologiques multidisciplinaires dans le domaine des micro et nanotechnologies et de leurs applications. Les recherches menées s’étendent des matériaux aux systèmes. Le laboratoire s’appuie sur la plate-forme technologique lyonnaise NanoLyon.
Les domaines d’application couvrent de grands secteurs économiques : l’industrie des semiconducteurs, les technologies de l’information, les technologies du vivant et de la santé, l’énergie et l’environnement.
Le laboratoire est multi-sites avec des localisations sur les campus d’Ecully et de Lyon-Tech La Doua. Il regroupe environ 200 personnes dont 121 personnels permanents. L’INL est un acteur majeur du Pôle de Recherche et d’Enseignement.
Ce poste se situe dans un environnement innovant, à la pointe des technologies du futur, dans des secteurs stratégiques applicatifs.
Notre équipe de chercheurs expérimentés à l’institut de technologie de Lyon à Lyon, France, offre un environnement dynamique pour mener des recherches de pointe en photonique. En tant que membre de l’équipe I-Lum, vous aurez accès à des installations expérimentales entièrement équipées (spectromètre THz dans le domaine temporel de dernière génération, caméra l’état de l’art technologique). Vous travaillerez avec notre équipe pour concevoir et réaliser des expériences innovantes en biophotonique THz dans le cadre d'un ambitieux projet européen de l'ERC.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.