Description du sujet de thèse

Bien que l'utilisation en photocatalyse de la lumière comme source d'énergie soit bien établie, sa mise en œuvre dans la réactivité asymétrique hétérogène est encore rare. Il est donc nécessaire de trouver de nouvelles stratégies pour conduire des réactions photochimiques asymétriques efficacement à l'aide du rayonnement solaire. Dans ce projet collaboratif (financé par l'ANR) entre notre groupe à Strasbourg, le laboratoire ITODYS à Paris et le laboratoire CBMN à Bordeaux, nous proposons de combiner les caractéristiques uniques des nanoparticules métalliques plasmoniques en tant que photocatalyseurs avec la réactivité asymétrique, visant à la réalisation de réactions photocatalytiques hétérogènes et asymétriques contrôlées uniquement par les plasmons.[1] Notre objectif ultime est de comprendre la nature de l'interaction entre la lumière, le photocatalyseur hétérogène et les espèces moléculaires afin d'induire un stéréocontrôle de la réaction photochimique.
Dans ce but, divers catalyseurs moléculaires et nanoparticulaires seront couplés à une métasurface plasmonique chirale préparée par auto-assemblage. La pulvérisation à incidence rasante (GIS, Fig. 1a) sera utilisée pour assembler des nanofils d'argent en films minces monocouches et multicouches orientés avec une orientation et un espacement bien contrôlés.[2] La GIS sera combinée à l'approche couche par couche (LbL) pour construire des superstructures multicouches chirales (Fig. 1b). Nous avons récemment montré que de telles nanostructures chirales (Fig. 1c) présentent un dichroïsme circulaire très élevé (Fig. 1d) sur une large gamme de longueurs d'onde.[3, 4] L'avantage de cette approche est que les nanocomposites multimatériaux peuvent être facilement fabriqués sur de grandes surfaces avec un contrôle fin de l'architecture à l'échelle nanométrique. La matrice multicouche de polyélectrolytes dans laquelle les nanofils sont intégrés sera utilisée pour inclure des catalyseurs moléculaires chimiquement compatibles avec cet environnement hydrophile, ainsi que des catalyseurs inorganiques à base de nanoparticules. La structure de l'assemblage sera systématiquement caractérisée à l'aide de différentes techniques de microscopie (AFM, MEB, MET). Les propriétés optiques seront mesurées en combinant différentes approches spectroscopiques et polarimétriques (y compris la spectroscopie UV-Vis-NIR polarisée, l'ellipsométrie, la spectroscopie FTIR et CD). L'efficacité catalytique sera caractérisée en collaboration avec nos partenaires de projet.


1. Y. Negrín-Montecelo, A. Movsesyan, J. Gao, S. Burger, Z. M. Wang, S. Nlate, E. Pouget, R. Oda, M. Comesaña-Hermo, A. O. Govorov and M. A. Correa-Duarte, J. Am. Chem. Soc., 2022, 144, 1663-1671.
2. H. Hu, M. Pauly, O. Felix and G. Decher, Nanoscale, 2017, 9, 1307-1314.
3. H. Hu, S. Sekar, W. Wu, Y. Battie, V. Lemaire, O. Arteaga, L. V. Poulikakos, D. J. Norris, H. Giessen, G. Decher and M. Pauly, ACS Nano, 2021, 15, 13653-13661.
4. W. Wu, Y. Battie, V. Lemaire, G. Decher and M. Pauly, Nano Lett., 2021, 21, 8298-8303.

Contexte de travail

L'Institut Charles Sadron (ICS) est un institut du CNRS affilié à l'Université de Strasbourg (Unistra). C'est un laboratoire de recherche pluridisciplinaire dédié à la recherche fondamentale dans les domaines des macromolécules et de la matière molle avec des applications en science des matériaux. C'est le plus grand centre de recherche dans ce domaine en France (environ 53 chercheurs et enseignants−chercheurs, 38 ingénieurs, techniciens et personnel administratif et 100 chercheurs non-permanents, par exemple des chercheurs invités, des post-docs, des étudiants en doctorat...). Il fournit toutes les infrastructures nécessaires aux recherches complémentaires de chimistes, physico-chimistes et physiciens. L'ICS dispose d'importants équipements pour la recherche sur les polymères et la science des matériaux, y compris des instruments construits sur place pour la synthèse et la préparation des matériaux, leur caractérisation physico-chimique et structurelle, et la détermination de leurs propriétés physiques. Ces installations comprennent un large éventail de techniques analytiques, microscopiques, spectroscopiques, rhéologiques et mécaniques, ainsi que des équipements informatiques. La productivité scientifique de l'ICS est d'environ 120 articles, 3 à 5 brevets et environ 80 présentations invitées par an.
L'ICS est l'un des membres fondateurs de l'Institut Thématique Interdisciplinaire (ITI) HiFunMat, un projet unique consacré à la science des matériaux (recherche et formation) impliquant un réseau dense de partenaires académiques et industriels.
L'ICS est situé sur le campus de Cronenbourg à Strasbourg (France). Strasbourg est la plus grande ville de la région Grand-Est et l'une des quatre capitales de l'Union européenne. C'est un haut lieu du tourisme dans la vallée du Rhin supérieur et elle est très bien classée non seulement pour la science, mais aussi pour la qualité de vie.

Le groupe PECMAT de l'ICS possède une expertise de premier plan dans l'étude des matériaux multicomposites avec une organisation à l'échelle nanométrique, qui comprend :
- la préparation de blocs de construction à l'échelle nanométrique
- l'organisation de ces blocs de construction en (multi)composites (multi)fonctionnels
- l'analyse multi-échelle de la structure et de la dynamique de ces systèmes
- l'optimisation des propriétés des matériaux.


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.

Informations complémentaires

Ce travail de thèse multidisciplinaire, à la frontière entre la chimie, les nanosciences, la science des matériaux et l'optique, inclura de la nanochimie, de la caractérisation structurelle et de la caractérisation physico-chimique. La thèse s'adresse à un candidat ayant une solide formation en chimie, en chimie-physique, en science des matériaux ou en nanoscience.
Le dossier de candidature doit comprendre une lettre de motivation, un curriculum vitae et une liste des cours et des notes obtenus au niveau du master.