Description du sujet de thèse

Les molécules sont les plus petites entités qui peuvent être entièrement fonctionnalisables et adressables. Puisque que les molécules fonctionnelles vont jouer un rôle central dans la course à la miniaturisation, leur design et élaboration sont un challenge qui stimule les chimistes. D'une part, il a été prouvé récemment qu'il était possible de stocker de l'information magnétique sur une molécule (molécule aimant) à la température de l'azote liquide. Les complexes d'ion lanthanide sont au coeur de ces recherches car ils combinent un grand moment magnétique et une fort couplage spin-orbite. Le dichroïsme magnéto-chirale (MChD) dans les systèmes magnétiques chiraux est une interaction lumière-matière fascinante. La configuration absolue, la direction de propagation de la lumière (k) et l'orientation relative du champ magnétique (B) conduisent à une modification énantiosélective de l'absorption de la lumière non-polarisée. Le rôle crucial du couplage spin-orbite dans l'effet magnéto-chirale a été mis en évidence très récemment et induit de futures études impliquant des complexes chiraux d'ion lanthanide et plus particulièrement des molécules aimants chirales. Au final, les molécules aimants chirales d'ion lanthanide qui montrent un fort MChD peuvent être vues comme des candidats idéaux pour la lecture optique de données magnétiques utilisant une lumière non-polarisée. Cependant, pour atteindre cet objectif, nous devons être capable de modifier la réponse MChD par un stimulus externe. L'un des plus simple moyen d'y parvenir est d'élaborer des complexes commutables pour lesquels la lumière induirait des modifications chimiques et structurelles. L'activité redox est aussi un outil connu pour ajuster les propriétés électroniques. Ainsi la combinaison de molécules aimants d'ion lanthanide, la chiralité et des ligands commutables offre la possibilité de produire une réponse MChD commutable dans les aimants moléculaires. Le but de ce projet est d'élaborer des molécules aimants chirales capable de présenter une commutation du dichroïsme magnéto-chirale sous stimuli redox ou optique. Pour se faire, la brique de construction métallique (lanthanides) seront source des propriétés de SMM et MChD une fois connectée aux ligands chiraux commutables (fragments binaphtyl ou hélicénique associés dithienylethene photo-isomérisable (DTE) ou au tétrathiofulvalène électro-actif (TTF)). Après commutation redox ou optique du ligand chiral, le champ cristallin de l'ion lanthanide est modifié, induisant à la modulation de l'anisotropie magnétique (comportement de SMM) et donc de l'effet MChD. Au sin de ce projet de recherche, le doctorant/la doctorante développera des connaissances en synthèse organique multi-étapes, en chimie de coordination d'ion lanthanide et étude magnétique et optique ainsi qu'en compréhension des expériences de MChD qui sont réalisées en collaboration avec l'équipe leader dans le domaine (M. Atzori et C. Train à Grenoble).
Profile du candidat ou de la candidate:
Etudiant-e motivé.e et intéressé.e par le sujet, ayant une formation en synthèse organique est requis. Des connaissances en chimie de coordination associées à un intérêt au projet pluridisciplinaire (chimie, cristallographie, magnétisme, (chir)optique...) seront fortement appréciées.

Tâches principales :
- Synthèses organiques de ligands hélicéniques, binaphtyl, tétrathiofulvalène et dithienylethene
- Elaboration de complexes de coordination d'ion lanthanide
- Cristallogenèse des systèmes élaborés
- Caractérisations par les techniques usuelles

Tâches secondaires :
- Préparation et mesures magnétiques à l'aide d'un magnétomètre à SQUID/PPMS
- Photomagnétisme
- Rédaction de publications sur les résultats obtenus

Savoir-faire requis :
- Master ou diplôme d'ingénieur en chimie moléculaire ou des Matériaux
- Connaissance approfondie en chimie organique
- Maîtrise de la RMN, CD, spectroscopie d'absorption
- Connaissance en chimie de coordination et cristallogenèse
- Compétences en stéréochimie et en propriétés spectroscopiques chiroptiques
- Maitrise de l'anglais lu, parlé et écrit

Savoir-faire apprécié :
- Diffraction des rayons X
- Magnétométrie à SQUID/PPMS
- Présentation des travaux devant un publique
- Rédaction d'articles

Savoir-être:
- Travail en équipe
- Encadrement d'étudiants

L'université offre des cours de français pour les étrangers et accueille un programme international d'Erasmus Mundus. La personne choisie devra obtenir son titre de docteur dans les 3 ans de financement. Rennes est une ville de taille moyenne à plus ou moins une heure trente de Paris, offrant une vie relaxante avec de nombreuses activités culturelles et sportives.
Selection de publications récentes du groupe sur les thématiques des binaphtyl, hélicènes, SMM à ligand DTE et sur l'effet MChD:
1) C. A. Mattei, V. Montigaud, V. Dorcet, F. Riobé, G. Argouarch, O. Maury, B. Le Guennic, O. Cador, C. Lalli, F. Pointillart, Luminescent dysprosium single-molecule magnets made from designed chiral BINOL-derived bisphosphate ligands, Inorg. Chem. Front. 2021, 8, 963.
2) M. Hojorat, H. Al Sabea, L. Norel, K. Bernot, T. Roisnel, F. Gendron, B. Le Guennic, E. Trzop, E. Collet, J. R. Long, S. Rigaut, Hysteresis Photomodulation via Single-Crystal-to-Single-Crystal Isomerization of a Photochromic Chain of Dysprosium Single-Molecule Magnets. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 931
3) M. Atzori, K. Dhbaibi, H. Douib, M. Grasser, V. Dorcet, I. Breslavetz, K. Paillot, O. Cador, G. L. J. A. Rikken, B. Le Guennic, J. Crassous, F. Pointillart, C. Train, Helicene-Based Ligands Enable Strong Magneto-Chiral Dichroism in a Chiral Ytterbium Complex. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 2671
4) K. Dhbaibi, H. Douib, M. Grasser, V. Dorcet, O. Cador, B. Le Guennic, N. Vanthuyne, F. Riobé, O. Maury, S. Guy, A. Bensalah‐Ledoux, B. Baguenard, G. Rikken, C. Train, M. Atzori, F. Pointillart, J. Crassous, Multifonctional Helicene-Based ytterbium(III) Coordination Polymer Displaying Circularly Polarized Luminescence, Slow Magnetic Relaxation and Room Temperature Magneto-Chiral Dichroism. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202215558.

Contexte de travail

L'Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR – UMR 6226) est une Unité Mixte de Recherche associant le CNRS (INC et INSIS), l'Université de Rennes 1, l'Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR) et l'Institut National des Sciences Appliquées de Rennes INSA de Rennes. Cet Institut, créé au 1er janvier 2006, résulte des regroupements successifs de l'ensemble des forces académiques en chimie sur le site de Rennes. Il rassemble début 2022 plus de 280 personnels permanents, dont environ 140 enseignant-chercheurs, 60 chercheurs CNRS et 80 Ingénieurs et Techniciens, sur les sites de Rennes Beaulieu, Rennes Villejean et à l'IUT de Lannion, avec un effectif global de plus de 500 personnes. Son organisation déconcentrée en huit équipes de taille variée permet de combiner aujourd'hui avec efficacité les avantages scientifiques d'une structure couvrant un vaste champ disciplinaire et le souci d'une gestion au plus près de chacun.
La chimie rennaise possède une expertise indéniable pour la conception et la synthèse de molécules, de cristaux, de matériaux à façon, porteurs de fonctions ou de propriétés dédiées, par la mise en œuvre d'une très grande variété d'outils d'ingénierie des molécules et des matériaux.
Les axes de recherche à l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes se déclinent ainsi :
Santé et bien-être,
Chimie et procédés durables, environnement,
Énergie,
Optique et photonique,
Électronique et matériaux moléculaires.

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.