Description du sujet de thèse

Présentation du projet

Le besoin croissant d'améliorer la recyclabilité des plastiques et de concevoir des matériaux polymères performants et durables impose une compréhension fine des interphases polymères – des régions nanométriques clés qui gouvernent les propriétés mécaniques et chimiques des mélanges et films multicouches utilisés notamment dans les emballages.
Ce projet de doctorat porte sur la caractérisation de ces interphases à l'échelle nanométrique à l'aide de la technique AFM-IR (microscopie à force atomique couplée à la spectroscopie infrarouge) – une technique avancée développée à l'ICP pour réaliser des mesures spectroscopiques infrarouges à l'échelle nanométrique.
En étroite collaboration avec le laboratoire PIMM, reconnu pour son expertise dans la coextrusion de films polymères multi-nanolayers, le·la doctorant·e analysera à la fois des systèmes modèles et des films d'intérêt industriel (par ex. PET/PEF), en mettant particulièrement l'accent sur les interfaces, les compatibilisants et les matériaux recyclés, en lien avec IFPEN, institut spécialisé dans les ressources renouvelables.

Objectifs scientifiques

Développer et optimiser les protocoles de mesure AFM-IR pour l'étude des interfaces polymères.
Quantifier à l'échelle nanométrique et corréler les propriétés chimiques et mécaniques des interphases.
Étudier l'efficacité des compatibilisants et la stabilité des interphases dans les polymères vierges et recyclés.

Méthodologie

Utilisation de l'AFM-IR et de la spectroscopie photothermique infrarouge pour l'imagerie chimique à haute résolution.
Développement de protocoles de calibration et d'analyses de données multimodales.
Application aux matériaux vieillis et recyclés pour évaluer l'évolution des interfaces.

Profil recherché

Nous recherchons un·e candidat·e motivé·e (niveau Master ou équivalent) ayant :
Une solide formation en physique des matériaux complexes ou mous, physico-chimie, spectroscopie moléculaire ou science des polymères.
Une expérience ou un intérêt pour la caractérisation à l'échelle nanométrique et/ou la spectroscopie vibrationnelle (IR/Raman).
Des notions de programmation Python et d'analyse de données.
Un bon niveau d'anglais (B2 minimum).
Un goût pour le travail multidisciplinaire, avec des déplacements possibles à l'étranger (notamment pour la formation en analyse de données).
Encadrement
Directrice de thèse : Ariane Deniset-Besseau, Maître de conférences, Université Paris-Saclay
Co-encadrant : Guillaume Miquelard-Garnier, Professeur des Universités, CNAM
Pièces à fournir :

CV avec références

Relevés de notes de Master (et diplôme si déjà obtenu)

Lettre de motivation

Références

Dazzi, A., et al. (2024). Photothermal AFM-IR Depth Sensitivity: An Original Pathway to Tomographic Reconstruction. Analytical Chemistry. https://doi.org/10.1021/ACS.ANALCHEM.4C01969

Dazzi, A., & Prater, C. B. (2017). AFM-IR: Technology and applications in nanoscale infrared spectroscopy and chemical imaging. Chemical Reviews, 117(7), 5146–5173. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00448

Grandi A. A.*, et al. (2025). Young's modulus of multinanolayer polymer films: the role of the interfaces, Soft Matter, 21, 4334-4341. DOI: 10.1039/D5SM00175G

Dmochowska A., et al. (2023). Extensional Viscosity of Immiscible Polymer Multi-Nanolayer Films: Signature of the Interphase, Macromolecules, 56(16), 6222-6231. DOI: 10.1021/acs.macromol.3c00288

Contexte de travail

Lieu : Institut de Chimie Physique (ICP), Université Paris-Saclay, Orsay, et laboratoire PIMM, Arts et Métiers, Paris.
Des séjours de courte durée à l’IFPEN (Rueil-Malmaison) sont envisagés en fin de projet.

Durée : 3 ans
Début : Automne 2025
Financement : Bourse doctorale du programme DIM MaTerRE 2025 (déjà obtenue)

Contraintes et risques

Expériences de nuit et WE (travail sur synchrotron)
Travail collaboratif entre deux laboratoires situés à 30 km l’un de l’autre.