Description du sujet de thèse

Contexte: Plusieurs secteurs du transport, comme l'aviation ou le fret routier, reposent sur des moteurs à combustion qu'il est très difficile, voire impossible, de remplacer par l'énergie électrique. Pourtant ces secteurs sont des sources majeures de gaz à effet de serre. Par exemple, dans un scénario "business as usual", le secteur mondial de l'aviation devrait multiplier ses émissions actuelles de CO2 par un facteur 4, en seulement 30 ans. Les carburants durables, produits à partir de la biomasse (biocarburants), qui sont opérationnels dans les moteurs actuels, constituent une solution de choix pour réduire l'empreinte carbone de ces secteurs. Toutefois, la faible résistance des biocarburants à l'oxydation en phase liquide, qui est la principale cause du vieillissement, est un problème majeur qui freine, par exemple, leur utilisation directe dans l'aviation. Le vieillissement modifie la composition des biocarburants et entraîne des effets cocktails qui modifient leurs propriétés physiques, neutralisent les antioxydants et peuvent finalement créer des polluants de combustion nocifs. Dans le cadre du projet européen "BioSCOPE", le ou la doctorante engagée contribuera au développement d’un programme de génération automatique de modèles cinétiques d’oxydation en phases liquide et gaz.

Objectifs : Le ou la candidate développera et validera notre générateur de mécanismes existant pour l’oxydation de biocarburants en phase gazeuse et liquide. Dans ce travail, le calcul automatique des données thermodynamiques et cinétiques des phases gazeuse et liquide sera réalisé en utilisant des méthodes de chimie computationnelle adaptées aux calculs à haut débit. Le calcul automatique des constantes de vitesse en phase gazeuse sera effectué sur la base de modèles d'états de transition tabulés pour chaque classe de réaction du mécanisme cinétique. Le candidat au doctorat participera au développement de nouveaux algorithmes et bases de données pour calculer automatiquement ces données thermocinétiques. Il ou elle validera également les modèles cinétiques générés avec le nouveau code par rapport aux données expérimentales du projet et interagira donc avec les expérimentateurs.

Activités:
Principales tâches du doctorant :
- Travail bibliographique,
- Diriger le développement et la validation d'un générateur automatique de modèles cinétiques.
- Développer des méthodes, utilisant la chimie computationnelle, pour calculer et tabuler les constantes de vitesse en phase gazeuse (Ab initio / DFT avec logiciels Gaussian, Molpro, Turbomole).
- Développer des algorithmes et une base de données pour automatiser le calcul des constantes de vitesse en phase liquide (COSMO-RS, Equations d’état), à partir des corrections des constantes de vitesse en phase gazeuse.
- Rédaction d'articles scientifiques et de thèses et diffusion des résultats de la recherche lors de conférences et de séminaires

Compétences attendues:
Nous recherchons un ou une étudiante extrêmement motivée qui sera pleinement impliquée dans un projet multidisciplinaire stimulant, impliquant la chimie radicalaire, la chimie informatique et théorique, le génie chimique et la chimie de l'oxydation et de la combustion. Profil souhaité : i) Master ou diplôme d'ingénieur en chimie, chimie, physique, chimie organique, génie chimique ou domaines connexes ; ii) Bonnes connaissances de l'anglais pour travailler dans un environnement international ; iii) intérêt pour les travaux numériques. Une expérience avec Gaussian ou d’autres logiciels de modélisation moléculaire serait la bienvenue.

Contexte de travail

de Recherche du CNRS et de l'Université de Lorraine. Il est situé à Nancy, deuxième ville étudiante de France. Il est principalement situé en centre-ville, dans les locaux de l'Ecole Nationale Supérieure des Industries Chimiques de Nancy (ENSIC). Le laboratoire de recherche est un laboratoire de génie chimique et des procédés de premier plan en France et dans le monde (18 chercheurs CNRS, 82 enseignants-chercheurs, 43 agents techniques et administratifs ainsi que 180 agents non permanents : chercheurs contractuels, doctorants, post-doctorants et étudiants en master). Le groupe de cinétique radicalaire fait partie du laboratoire et possède une expertise internationalement reconnue en cinétique de la combustion, tant sur le plan expérimental que sur celui de la modélisation. Les dispositifs expérimentaux existants pour étudier ces phénomènes comprennent des expériences de tubes à choc, de flammes laminaires et de réacteurs auto-agité par jets gazeux. Le programme de doctorat s'inscrit dans le cadre du projet ERC Consolidator "BioSCOPE". Le candidat ou la candidate embauchée aura l'opportunité de rejoindre un groupe multidisciplinaire composé de 7 doctorants, 3 postdoctorants et 3 chercheurs académiques permanents travaillant dans le domaine de l'énergie et de l'environnement. Les projets de recherche financés par l'ERC, l'ANR et les industriels couvrent des sujets tels que la conversion thermochimique de la biomasse, la sécurité pour la destruction des toxiques chimiques comme les pesticides, le vieillissement des carburants et huiles de lubrification, les procédés de dépôt de pyrocarbone, les polluants formés dans les moteurs et la propulsion hypersonique. Notre groupe propose une immersion dans la production, le vieillissement et la combustion des biocarburants renouvelables ainsi que dans les technologies d'atténuation des polluants et de sécurité incendie.
Nous proposons : une formation pluridisciplinaire et utilisant des équipements de recherche de pointe, des participations à des écoles, conférences et ateliers nationaux ou internationaux.


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.

Contraintes et risques

Courts séjours à l’étranger.