Doctorant Matériaux Hybrides Lamellaires à Luminescence Persistente H/F CNRS

Détail du poste

Les oxydes lamellaires échangeurs d'ions ont fait l'objet d'une attention croissante car ils peuvent être fonctionnalisés dans des conditions douces, ce qui permet d'accéder à une très grande variété de phases cinétiques métastables, inaccessibles via des réactions classiques à l'état solide[1-3]. Ces nouvelles phases, qui ont fait l'objet de revues récentes [4], vont de nouveaux solides inorganiques complexes[5], de matériaux hybrides organiques-inorganiques[6] à des nanofeuillets exfoliés en 2D[7-9]. Elles peuvent présenter diverses propriétés intéressantes, par exemple dans le domaine de l'énergie (piles à combustible, photosynthèse artificielle, photovoltaïque, batteries...) ou de la nanoélectronique (diélectriques à K élevé, ferroélectriques, multiferroïques...)[4] Parmi les oxydes lamellaires échangeurs d'ions, les pérovskites lamellaires, phases de Dion-Jacobson, de Ruddlesden-Popper et d'Aurivillius ont été les plus largement étudiées[1,10-15].
Depuis plusieurs années, nous nous intéressons à la synthèse et à la caractérisation de matériaux hybrides lamellaires, notamment les oxydes et hydroxydes, essentiellement pour leurs propriétés magnétiques, optiques ou électrochimiques. [16,17] Nous avons donc développé de nouvelles stratégies de synthèse pour fonctionnaliser ces matériaux. [18-21] Très récemment, nous et d'autres groupes avons démontré les progrès considérables offerts par l'activation par micro-ondes pour la fonctionnalisation de ces pérovskites lamellaires, notamment en terme de vitesse des réaction.[6,19,22-25]
Outre les réactions classiques d'insertion ou de greffage, [22-24] la modification post-synthèse assistée par micro-ondes[26] et l'exfoliation[27,28] ont également été rapportées.
Dans ce projet, nous associons l'expertise d'une autre équipe dans la synthèse et la caractérisation de fluorophores tels que les curcuminoïdes qui peuvent être utilisés pour la bio-imagerie[29], le photovoltaïque organique[30] et les diodes électroluminescentes organiques[31].
À cet égard, le présent projet de doctorat consiste à tirer parti de l'expérience commune des deux équipes impliquées, afin de concevoir de nouveaux matériaux à luminescence persistante. En effet, de tels matériaux font l'objet d'une attention croissante, [32,33] mais à notre connaissance, les oxydes lamellaires n'ont pas encore été explorés à cette fin, contrairement aux hydroxydes doubles lamellaires ou aux structures organiques métalliques, malgré les avantages qu'ils offrent, tels qu'une grande stabilité thermique et chimique.
Plus précisément, dans ce projet, alors que les hôtes inorganiques consisteront en tantalates, niobiates et titanates lamellaires, la partie organique sera basée sur des molécules spécifiquement conçues, présentant une fluorescence retardée activée thermiquement ou une phosphorescence à température ambiante.
Le projet de doctorat consistera donc à élaborer de nouveaux matériaux hybrides luminescents persistants très performants et à approfondir la compréhension des mécanismes complexes impliqués. Trois paramètres seront particulièrement étudiés : i) le contrôle des interactions intermoléculaires dans l'espace interlamellaire, afin de moduler la rigidité du système et l'agrégation des colorants, ii) le rôle de « l'effet atome lourd », en contrôlant la distance entre les chromophores et la matrice inorganique et en variant la nature de la fonction d'ancrage et iii) la conception et le contrôle des processus de transfert d'énergie entre les molécules organiques donneuses et acceptrices co-insérées.

Le candidat (H/F) au doctorat doit avoir une bonne connaissance de la chimie et de la caractérisation des matériaux hybrides lamellaires. Un intérêt et une expérience en photophysique seront appréciés.

[1] R. E. Schaak, T. E. Mallouk, Chem. Mater. 2002, 14, 1455.
[2] K. G. Sanjaya Ranmohotti, E. Josepha, J. Choi, J. Zhang, J. B. Wiley, ADV. Mater. 2011, 23, 442.
[3] J. Gopalakrishnan, T. Sivakumar, K. Ramesha, V. Thangadurai, G. N. Subbanna, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 6237.
[4] R. Uppuluri, A. S. Gupta, A. S. Rosas, T. E. Mallouk, Chem. Soc. Rev. 2018, 47, 2401.
[5] D. Montasserasadi, D. Mohanty, A. Huq, L. Heroux, E. A. Payzant, J. B. Wiley, Inorg. Chem. 2014, 53, 1773.
[6] S. Akbarian-Tefaghi, J. B. Wiley, Dalton Trans. 2018, 47, 2917.
[7] L. Wang, T. Sasaki, Chem. Rev. 2014, 114, 9455.
[8] B.-W. Li, M. Osada, Y. Ebina, S. Ueda, T. Sasaki, J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 7621.
[9] R. Ma, T. Sasaki, ADV. Mater. 2010, 22, 5082.
[10] S. Tahara, T. Ichikawa, G. Kajiwara, Y. Sugahara, Chem. Mater. 2007, 19, 2352.
[11] S. Takahashi, T. Nakato, S. Hayashi, Y. Sugahara, K. Kuroda, Inorg. Chem. 1995, 34, 5065.
[12] Y. Takeda, T. Momma, T. Osaka, K. Kuroda, Y. Sugahara, J. Mater. Chem. 2008, 18, 3581.
[13] H. Suzuki, K. Notsu, Y. Takeda, W. Sugimoto, Y. Sugahara, Chem. Mater. 2003, 15, 636.
[14] C. Wang, K. Tang, D. Wang, Z. Liu, L. Wang, Y. Zhu, Y. Qian, J. Mater. Chem. 2012, 22, 11086.
[15] A. Shimada, Y. Yoneyama, S. Tahara, P. H. Mutin, Y. Sugahara, Chem. Mater. 2009, 21, 4155.
[16] G. Rogez, C. Massobrio, P. Rabu, M. Drillon, Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 1031.
[17] R. Bourzami, S. Eyele-Mezui, E. Delahaye, M. Drillon, P. Rabu, N. Parizel, S. Choua, P. Turek, G. Rogez, Inorg. Chem. 2014, 53, 1184.
[18] Y. Wang, E. Delahaye, C. Leuvrey, F. Leroux, P. Rabu, G. Rogez, Inorg. Chem. 2016, 55, 4039.
[19] Y. Wang, M. Nikolopoulou, E. Delahaye, C. Leuvrey, F. Leroux, P. Rabu, G. Rogez, Chem. Sci. 2018, 9, 7104.
[20] O. Palamarciuc, E. Delahaye, P. Rabu, G. Rogez, New J. Chem. 2014, 38, 2016.
[21] Y. Wang, E. Delahaye, C. Leuvrey, F. Leroux, P. Rabu, G. Rogez, Inorg. Chem. 2016, 55, 9790.
[22] J. R. Boykin, L. J. Smith, Inorg. Chem. 2015, 54, 4177.
[23] S. Akbarian-Tefaghi, E. Teixeira Veiga, G. Amand, J. B. Wiley, Inorg. Chem. 2016, 55, 1604.
[24] Y. Wang, E. Delahaye, C. Leuvrey, F. Leroux, P. Rabu, G. Rogez, Inorg. Chem. 2016, 55, 4039.
[25] Y. Wang, C. Leuvrey, E. Delahaye, F. Leroux, P. Rabu, C. Taviot-Guého, G. Rogez, J. Solid State Chem. 2019, 269, 532.
[26] Y. Wang, E. Delahaye, C. Leuvrey, F. Leroux, P. Rabu, G. Rogez, Inorg. Chem. 2016, 55, 9790.
[27] S. Akbarian-Tefaghi, T. Rostamzadeh, T. T. Brown, C. Davis-Wheeler, J. B. Wiley, ChemNanoMat 2017, 3, 538.
[28] F. Payet, C. Bouillet, F. Leroux, C. Leuvrey, P. Rabu, F. Schosseler, C. Taviot-Guého, G. Rogez, J. Colloid Interface Sci. 2022, 607, 621.
[29] K. Kamada, T. Namikawa, S. Senatore, C. Matthews, P.-F. Lenne, O. Maury, C. Andraud, M. Ponce-Vargas, B. Le Guennic, D. Jacquemin, P. Agbo, D. D. An, S. S. Gauny, X. Liu, R. J. Abergel, F. Fages, A. D'Aléo, Chem.
- Eur. J. 2016, 22, 5219.
[30] F. Archet, D. Yao, S. Chambon, M. Abbas, A. D'Aléo, G. Canard, M. Ponce-Vargas, E. Zaborova, B. Le Guennic, G. Wantz, F. Fages, ACS Energy Lett. 2017, 2, 1303.
[31] D.-H. Kim, A. D'Aléo, X.-K. Chen, A. D. S. Sandanayaka, D. Yao, L. Zhao, T. Komino, E. Zaborova, G. Canard, Y. Tsuchiya, E. Choi, J. W. Wu, F. Fages, J.-L. Brédas, J.-C. Ribierre, C. Adachi, Nat. Photonics 2018, 12, 98.
[32] R. Gao, M. S. Kodaimati, D. Yan, Chem. Soc. Rev. 2021, 50, 5564.
[33] X. Yang, G. I. N. Waterhouse, S. Lu, J. Yu, Chem. Soc. Rev. 2023, 52, 8005.
Contexte de travail
L'Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS-UMR7504) est une unité Mixte de Recherche associant le CNRS (CNRS-Physique & CNRS-Chimie) et l'Université de Strasbourg. Créé en 1987, il résulte de la synergie de 5 équipes de recherches en physique et chimie de la matière condensée. Le caractère multidisciplinaire de l'IPCMS s'exprime par des activités en électronique de spin, magnétisme, optique ultra-rapide, microscopie électronique et sondes locales, biomatériaux ainsi qu'en synthèse et caractérisation des matériaux fonctionnels organiques, inorganiques ou hybrides. L'Institut dispose d'un parc instrumental important pour la fabrication et la caractérisation des matériaux à toutes échelles. L'IPCMS emploie aujourd'hui un personnel de 240 personnes dont environ 80 chercheurs et enseignants-chercheurs et 60 ITA.

L'IPCMS est facilement accessible depuis le centre ville de Strasbourg, en environ 15 minutes en transports en communs. Le campus dispose d'un service de restauration universitaire.

Le doctorant (H/F) sera rattaché/rattachée à l'Ecole Doctorale de Physique et Chimie Physique (ED182). Son travail de thèse s'effectuera à l'IPCMS, au sein du Département de Chimie des Matériaux Inorganiques, dans l'équipe Matériaux Hybrides, et sera dirigé par G. Rogez (Directeur de Recherche CNRS).

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
Travail en laboratoire avec respect des consignes d'hygiène et de sécurité et port des équipements de protection individuelle appropriés.