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Offre de Thèse en Electrochimie (H/F) : Transfert d'Electrons à Longue DIstance dans les NanoSytèmes

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : vendredi 25 juin 2021

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Informations générales

Référence : UMR6226-PHIHAP-002
Lieu de travail : RENNES
Date de publication : vendredi 11 juin 2021
Nom du responsable scientifique : Philippe Hapiot
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

De nombreuses applications analytiques font intervenir des transferts de charge dits « à longue distance » (par exemple impliquant une nanoparticule) et le substrat de l'électrode. S'il est bien connu que la cinétique du transfert au travers d'une couche isolante décroit de manière exponentielle avec l'épaisseur de la couche, la présence d'une seule nanoparticule métallique suffit à restaurer l'efficacité de ce transfert. Ainsi, un nano-système formé par un assemblage « nanoparticule-isolant-électrode » permet une exaltation importante du transfert d'électron à longue portée et donc de la sensibilité/efficacité du dispositif d'électroanalyse. Nous avons montré que ce phénomène surprenant n'était pas limité à la présence de nanoparticules métalliques mais que d'autres nano-objets redox (nanotubes de carbone ou dendrimères redox) permettaient d'obtenir un même effet d'exaltation de l'activité redox. Cette observation pose des questions fondamentales sur le nature même de ces processus de transferts d'électron et ouvre la porte à la construction de nano-systèmes électrochimiques originaux et performants.

La thèse abordera les aspects fondamentaux du transport de charge en présence de nano-objets en utilisant des approches combinant électrochimie, synthèse de nano-objets, nanoparticules redox complexes et leurs caractérisations. Nous souhaitons obtenir une information plus complète sur les processus impliqués et être en mesure de jeter les bases de nouvelles avancées notamment dans les méthodes electroanalytiques:

-Un premier objectif concernera la mise en évidence des paramètres responsables du transfert à longue distance et s'il existe des nano-objets particuliers qui apportent une plus grande exaltation du transfert de charge.
-Un deuxième objectif concernera l'étude du transfert de charge à travers une barrière isolante à l'aide d'une détection électrochimique des collisions où l'impact d'un nanoobjet individuel sur l'électrode est étudié fournissant ainsi une description individuelle du nano-objet et de sa réactivité avec l'électrode bloquée.
Dans un troisième objectif, nous utiliserons les résultats précédents pour évaluer les possibilités et les concepts d'un nanoobjet « tunnellant» pour concevoir une nano-électrode fonctionnelle spécifique. La fixation d'une nanoparticule (ou d'un petit nombre de) sur une surface isolante permettra ainsi de construire une nano-électrode robuste mais avec l'avantage de la sélectivité apportée par la nature chimique de la nanoparticule fonctionnelle.
- Concernant la méthodologie, les méthodes électrochimiques localisées telles qu'elles sont développées au sein du LIA sont bien adaptées pour l'examen d'un nano-objet redox. Nous nous appuierons principalement sur l'utilisation de la microscopie électrochimique à balayage en mode feedback (SECM). Dans cette configuration, le nano-objet sert de sonde redox pour examiner directement le transfert d'électrons au travers l'isolant.

Contexte de travail

Le sujet de la thèse s'intègre dans le cadre du Programme de Recherche International du CNRS « IRP NanoBioCatEchem (Laboratoire en NanoBioAnalytique et NanoCatalyse Electrochimique) » qui regroupe plusieurs équipes Française et Chinoises dont l'équipe MacSE de l'ISCR.

L'équipe "Matière Condensée et Systèmes Electroactifs" (MaCSE) de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes rassemble des chimistes et des physico-chimistes autour du concept de transfert d'électron, dans les solides (matériaux moléculaires) et aux interfaces (électrochimie, surfaces modifiées). Nous nous intéressons principalement à des systèmes où le transfert d'électron joue un rôle primordial, soit lors de la construction de l'interface, soit dans les mécanismes intervenant au sein de l'interface modifiée, dans leurs propriétés ou simplement dans la méthodologie relative à leur étude.

Concernant l'IRP NanoBioCatEchem, il rassemble des experts reconnus mondialement dans plusieurs domaines de la physicochimie électrochimique et électro-analytique en France et en Chine sur des thématiques situées aux interfaces entre les nanosciences, la nano-catalyse et la biologie sur cellules uniques.

Dans ce contexte, la thèse se déroulera essentiellement au sein de l'équipe MaCSE de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes. Suivant l'avancement des travaux, plusieurs séjours sont prévus au sein d'un des laboratoires partenaires, notamment le State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces (PCOSS) de l'Université de Xiamen (Chine).

Informations complémentaires

Le ou la candidat(e) devra posséder de bonnes connaissances en électrochimie et de manière plus générale en physico-chimie. Le ou la candidat(e) devra être titulaire d'un master ou d'un diplôme d'ingénieur avec une spécialisation en chimie. Une bonne maitrise de la langue anglaise et des connaissances des outils de programmation seront considérées comme des éléments favorables.
Le dossier de candidature devra comporter au minimum une lettre de motivation, un CV ainsi que les notes récentes obtenues en master ou en école d'ingénieur et si possible les coordonnées de deux référents.

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