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Doctorant(e) en spectroscopie de matériaux hybrides luminescents (H/F)

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

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Informations générales

Référence : UMR6252-JULCAR-001
Lieu de travail : CAEN
Date de publication : lundi 27 avril 2020
Nom du responsable scientifique : Julien Cardin
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

La criticité des éléments terre rares, qui est due à une combinaison de vulnérabilités liées à leur quantité, à des enjeux environnementaux et à leur approvisionnement est un enjeu stratégique majeur en raison de leurs propriétés uniques. Les terres rares possèdent en effet des propriétés qui conduit à leur emploi dans différents domaines tels que la chimie (cracking du pétrole, pots catalytiques), la mécanique (augmentation de dureté), le magnétisme (d'aimants permanant très performants), l'optique (coloration, éclairage fluorescent, laser, amplificateur optique). Dans le domaine de l'optique en particulier, la recherche de matériaux stable sans terre rare, avec une luminescence efficace et pouvant être mis en forme est donc un défi majeur.
L'objectif de cette thèse est d'étudier les propriétés optique d'une nouvelle classe de matériaux luminescents hybrides organiques-inorganiques cristallins de la famille des métallophosphonates dépourvus de terres rares synthétisé à partir d'acides phosphoniques originaux. Cette famille de matériaux hybrides est étudiée car elle offre la possibilité de moduler la nature et les propriétés de chaque sous-élément le constituant et ainsi d'obtenir une combinaison de ces propriétés. Les matériaux hybrides luminescents visés devront contenir aucune terre rare et présenter une stabilité thermique, chimique et photophysique élevée, un rendement quantique élevé et une émission spectrale spécifique. Pour atteindre cet objectif, nous étudierons tout particulièrement les matériaux hybrides de la famille des métallophosphonates qui présentent des propriétés d'émission induites (AIE : Aggregation-Induced Emission) [1] ou exacerbées (AEE : Aggregation-Enhanced Emission)[2] par un phénomène d'agrégation physique.
Ces phénomènes concernent l'apparition ou l'augmentation de l'émission lumineuse intrinsèque d'un sous élément luminescent par la réduction de son nombre de degrés de liberté par le confinement de la molécule au sein de la superstructure [3]. C'est dans cette perspective que nous proposons de développer ce projet de recherche sélectionné et financé par le Labex EMC3 (Energy Materials and Clean Combustion Center).
[1] Luo, Xie, Lam, Cheng, Chen, Qiu, Kwok, Zhan, Liu, Zhu, Tang, Chem. Commun., 2001, 1740-1741
[2] Chang, Jiang, He, Chen, Yang, Lu, Kwok, Zhao, Qiua, Tang, Chem. Commun., 2013, 49, 594-596
[3] Bloyet, Rueff, Cardin, Caignaert, Doualan, Lohier, Jaffres, Raveau, Eurjic, 2018, 3095-3103.

Nous recherchons un(e) candidat(e) motivé(e) pour mener à bien ce sujet multidisciplinaire en collaboration avec les différents chercheurs des laboratoires impliqués dans ce projet. Le(a) candidat(e) devra être titulaire d'un Master Recherche en Physique du solide ou Science des matériaux ou être titulaire d'un titre d'ingénieur dans ces domaines. Une expérience en spectroscopie optique de matériaux serait un atout non négligeable ainsi qu'une maîtrise (écrite et parlée) de l'anglais.

Contexte de travail

Ce projet de thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet de recherche entre plusieurs laboratoires de recherche soutenue par le Labex EMC3 qui comprends outre le laboratoire CIMAP deux autres partenaires. Ce projet s'articule en plusieurs taches : la préparation des précurseurs organiques, la synthèse hydrothermale de matériaux hybrides luminescents, la résolution structurale des composés, l'étude des propriétés optiques des matériaux sélectionnés. Cette dernière tâche sera l'activité principale de cette thèse. Elle consistera à réaliser l'étude des propriétés optiques des matériaux post synthèse hydrothermale et celle des matériaux mise en forme. Les matériaux obtenus sous forme de poudres monophasées, feront l'objet d'une étude de spectroscopie optique classique comprenant une caractérisation spectrale de l'indice de réfraction, d'absorption, d'excitation et d'émission. Les déclins de luminescence et les mesures de rendement quantique permettront de sélectionner les composés hybrides à rendement quantique les plus élevés. Ces matériaux une fois mis en forme seront à nouveau caractérisées optiquement. De plus, ces travaux s'appuierons sur la forte collaboration avec le(a) doctorant(e) recruté(e) par un des laboratoires partenaires qui réalisera principalement la synthèse hydrothermale, les caractérisations physico chimique et structurales. Ainsi, la stabilité thermique et chimique et les propriétés luminescentes seront comparées aux résultats de l'étude physico-chimique et structurale et aux résultats de l'étude théorique de la structure électronique des matériaux par des méthodes ab initio. Cela permettra une meilleure compréhension des phénomènes impliqués dans l'exaltation de la luminescence; et éventuellement de réaliser de futures optimisations.
Le(a) candidat(a) recruté(e) participera également à la rédaction des rapports intermédiaires du Labex, présentation dans le cadre de congrès et articles scientifiques.

Le(a) candidat(e) effectuera sa thèse au Centre de recherche sur les ions, les matériaux et la photonique (CIMAP CNRS UMR6252 ENSICAEN UNICAEN CEA) qui est reconnu internationalement et qui réunit des physiciens du solide et de la matière diluée. Ce projet s'inscrit dans une collaboration scientifique existante depuis 5 ans entre les laboratoires du consortium avec le CIMAP qui concerne l'étude des propriétés de luminescence de métallophosphonates.
Financement : Labex EMC3

Contraintes et risques

Des déplacements de courte durée en France et à l'étranger sont à prévoir dans le cadre de congrès ou écoles thématiques.

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