Thèse Nouvelle Génération de Matériaux Polymères Fonctionnels Dédiés à des Applications Environnementales H/F

Doctorat_Gouv

Établissement : Université Paris-Saclay GS Chimie
École doctorale : Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes
Laboratoire de recherche : Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay
Direction de la thèse : Philippe ROGER ORCID 0000000198114580
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-03-31T23:59:59

Des travaux de thèse antérieurs ont permis de développer de nouveaux matériaux polymères innovants et fonctionnels, capables de capter des métaux d'intérêt. Ces performances rendent ces matériaux particulièrement prometteurs pour des applications dans les domaines de l'analyse chimique et de la surveillance environnementale, où la récupération et la détection de métaux dits 'critiques' constitue un enjeu majeur. Toutefois, la mise en oeuvre de ces matériaux repose sur la polymérisation d'un monomère spécifique développé au cours de ces travaux, dont la synthèse s'avère complexe et coûteuse. Le nombre trop élevé d'étapes de synthèse, associé au coût global du monomère, limite fortement toute perspective de déploiement à grande échelle et constitue un obstacle important à leur utilisation dans des dispositifs opérationnels ou des outils de terrain.
Récemment, un nouveau monomère a été développé afin de lever ces verrous technologiques. Celui-ci présente des avantages significatifs en termes de simplicité de synthèse, de reproductibilité et de réduction des coûts, tout en conservant les propriétés de fonctionnalisation nécessaires à la capture des métaux. Dans ce contexte, l'objectif de ce projet est d'exploiter ce nouveau monomère pour concevoir une nouvelle génération de matériaux polymères fonctionnels, spécifiquement dédiés à des applications environnementales. Ces matériaux seront destinés à être intégrés dans des dispositifs de type « pré-concentrateurs » de métaux, permettant d'améliorer la sensibilité, la fiabilité et la rapidité des méthodes de récupération des métaux dits 'critique'.
Le développement de tels pré-concentrateurs vise notamment la mise au point de méthodes performantes, peu coûteuses et facilement déployables pour la récupération de métaux d'intérêt dans des matrices complexes (eaux naturelles, effluents industriels, sols ou échantillons environnementaux). Différentes stratégies de conception seront explorées afin d'optimiser les performances de capture et de pré-concentration, en particulier à travers le développement de surfaces greffées (copolymères) et de surfaces greffées structurées à l'échelle nanométrique, telles que des nanoparticules fonctionnalisées, ouvrant la voie à des outils innovants adaptés aux exigences actuelles de la surveillance environnementale.

Développer de nouveaux matériaux polymères innovants et fonctionnels, capables notamment de capter des métaux d'intérêt, y compris à des concentrations extrêmement faibles. Ces performances confèrent à ces matériaux un fort potentiel pour des applications dans le domaine de la surveillance environnementale, où la capture de métaux, en particulier ceux dits « critiques », constitue un enjeu majeur.

Le sujet de recherche proposé consiste à élaborer des matériaux innovants pour des aaplications environnementales, notamment pour la dépollution/récupération de métaux d'intérêts (Uranium, terres rares). Pour ce faire, les matériaux seront préparés à partir d'un nouveau monomère déjà développé dans l'équipe de recherche.

Synthèses organiques et macromoléculaires, modification de surfaces.
Techniques de caractérisation RMN, spectrométrie de masse, etc.
Techniques analytiques adaptées à l'étude des polymères (spectroscopie IR, UV), analyses thermiques (ATG, DSC), techniques d'analyse de surface (XPS, AFM, etc.). Analyses de quantité résiduelles de métaux (ICP-TQMS)