8 sujets INAC/SYMMES

Dernière mise à jour : 27-05-2018


• Chimie

• Chimie physique et électrochimie

• Matière molle et fluides complexes

• Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux

• Matériaux et applications

• Physique du solide, surfaces et interfaces

• Toxicologie

 

Synthèse et études de colorants organiques photochromes pour la réalisation de cellules solaires à transmission optique variable

SL-DRF-18-0523

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP)

Grenoble

Contact :

Renaud DEMADRILLE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Renaud DEMADRILLE

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

04 38 78 44 84

Directeur de thèse :

Renaud DEMADRILLE

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

04 38 78 44 84

Page perso : http://inac.cea.fr/Pisp/57/renaud.demadrille.html

Labo : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_service.php?id_unit=1147

Voir aussi : http://www.spram-solar.fr/

Parmi les nouvelles technologies photovoltaïques, les cellules solaires sensibilisées à colorant présentent certaines des caractéristiques intéressantes pour les applications et de futurs développements au niveau industriel. Le laboratoire SyMMES a commencé à développer depuis 2012, de nouveaux colorants purement organiques pour le remplacement des colorants à base de ruthénium utilisés en général dans ces cellules. Certaines de ces nouvelles molécules ont montré des performances élevées (supérieures à 10%) et une stabilité exceptionnelle (plus de 5000h sous irradiation continue à 65° C) lorsqu'elles sont combinées à des électrolytes à base de liquide ionique.

Dans ce projet de thèse, nous proposons de développer une classe de sensibilisateurs organiques radicalement nouveaux contenant des chromophores aromatiques fonctionnels capables de s'isomériser sous irradiation de manière réversible. Ces chromophores conféreront à la molécule des propriétés photochromes, lui permettant de changer de couleur et d'adapter la transmission optique en fonction des conditions d'éclairage. Les hétérocycles aromatiques fonctionnels seront développés dans la première partie du projet et incorporés dans des structures chimiques de colorants organiques de type push-pull. En utilisant cette stratégie, nous développerons des sensibilisateurs à bandes d'absorption variable et dont les propriétés optiques s'ajusteront sans intervention extérieures aux conditions d'éclairage. La preuve de concept a été validée dans le cadre d'un projet OH Risque de l'ANR et la technologie a été brevetée.

Afin de développer des cellules solaires robustes et efficaces, des électrolytes à base de liquides ioniques contenant des systèmes redox sans iode seront développés. Notre objectif sera d'obtenir des électrolytes transparents et stables pour donner naissance à une nouvelle génération de cellules solaires présentant une transmission optique variable.

En utilisant les installations de recherche de Hybrid-En et l'équipement qui est disponible au laboratoire SyMMES, les nouvelles molécules et les électrolytes seront complètement caractérisés (propriétés structurelles, électrochimiques, propriétés optiques), et ils seront incorporés et testés dans les dispositifs. Leurs performances photovoltaïques et leur stabilité seront évaluées.

Quantum dots connectés à des nanoparticules d'argent pour la photocatalyse redox en lumière visible

SL-DRF-18-0393

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Conception d’architectures moléculaires et processus électroniques (CAMPE)

Grenoble

Contact :

Vincent MAUREL

Jean-Marie MOUESCA

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Vincent MAUREL

CEA - DRF/INAC/SYMMES/CAMPE

04 38 78 35 98

Directeur de thèse :

Jean-Marie MOUESCA

CEA - DRF/INAC/SYMMES/CAMPE

04 38 78 30 13

Dans ce projet nous proposons de développer et d'étudier une nouvelle classe de photocatalyseurs basés sur des quantum dots colloïdaux qui devraient avoir l'avantage d'être : i/ efficace avec la lumière visible et ii/ capables de photocatalysed des réactions redox dans des conditions douces ainsi que nous l'avons démontré au laboratoire dans une étude récente.

Le projet de thèse se composera de deux grandes parties. Premièrement, des quantum dots déjà bien décrits dans la littérature (CdS, CdSe, ZnSe, ...) seront testés et étudiés comme photocatalyeurs redox pour de nouvelles réactions radicalaires récemment développées pour la chimie organique de synthèse.

Deuxièmement, l'étudiant en thèse développera de nouveaux composites quantum dots/nanoparticules d'argent où les deux types de particules seront reliés par un lien covalent de taille contrôlée par une approche de chimie "click" (cycloaddition de Huisgen entre azotures et alcynes). Ces composites quantum dots/nanoparticules d'argent aideront la séparation des électrons et des trous photoinduits dans les quantum dots et devraient permettre d'améliorer l'efficacité des systèmes photocatalytiques à base de quantum dots.

Production d'électricité à partir de gradients de salinité

SL-DRF-18-0874

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP)

Grenoble

Contact :

Stefano MOSSA

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Stefano MOSSA

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

04 38 78 35 77

Directeur de thèse :

Stefano MOSSA

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

04 38 78 35 77

Page perso : https://stefano-mossa.weebly.com/

Des nouveaux concepts de production d'énergie font l'objet d'une formidable activité scientifique. En particulier, des schémas très récents de production d'énergie électrique exploitent des dispositifs électrochimiques en présence de gradients de nature différente. Dans ce projet, nous avons l'intention de clarifier quelques aspects de la physique derrière ces applications utilisant des gradients de salinité en utilisant la simulation de dynamique moléculaire.

Composites de nanofils de silicium en batteries à haute densité d'énergie

SL-DRF-18-0291

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP)

Grenoble

Contact :

Cédric HAON

Pascale CHENEVIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Cédric HAON

CEA - DRT/DEHT//LCB

04 38 78 34 71

Directeur de thèse :

Pascale CHENEVIER

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

04 38 78 07 21

Page perso : http://inac.cea.fr/Pisp/pascale.chenevier/

Labo : http://inac.cea.fr/symmes/

Voir aussi : http://liten.cea.fr/cea-tech/liten

Les matériaux constituant les batteries lithium-ion (BLi), utilisées dans l’électronique portable et les véhicules électriques, sont en constante évolution pour accroitre leur capacité énergétique, leur durée de vie et leur sûreté. Le silicium est un matériau intéressant pour les BLi à haute densité d’énergie car il absorbe jusqu’à 10 fois plus de lithium que le carbone habituellement utilisé dans l’électrode négative, et peut être mélangé au carbone. Pour une durée de vie satisfaisante, le silicium doit être additionné sous forme nano, afin de résister aux contraintes mécaniques durant le cycle de charge/décharge. Mais les très grandes surfaces développées du silicium nano conduisent à la consommation d’une grande partie du lithium dans des réactions de surface, donc à une baisse de performance.

Dans ce sujet de thèse, on associera deux technologies récentes du CEA : une méthode de croissance de nanofils de silicium à grande échelle (brevets 2014-2016), et une préparation de composites permettant de protéger le silicium nano au cœur de microparticules de carbone. Le doctorant/la doctorante sera en charge de la synthèse des matériaux, de leur caractérisation et des tests de performance en BLi. Elle/il s’efforcera de comprendre la réactivité du composite afin d’optimiser procédés de synthèse et BLi, par la microscopie électronique, la spectroscopie et l’électrochimie.

Développement de nanocomposites composés d’assemblage 3D de graphene et de nanostructures de Si pour supercondensateur ultrastable

SL-DRF-18-0318

Domaine de recherche : Matériaux et applications
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Conception d’architectures moléculaires et processus électroniques (CAMPE)

Grenoble

Contact :

Florence DUCLAIROIR

Lionel DUBOIS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2018

Contact :

Florence DUCLAIROIR

CEA - DSM/INAC/SYMMES/CAMPE

04 38 78 53 68

Directeur de thèse :

Lionel DUBOIS

CEA - DSM/INAC/SyMMES/CAMPE

04 38 78 92 57

Le graphène est un matériau beaucoup étudié, notamment pour les applications dans le domaine de l’énergie. Ses propriétés telles que sa bonne conductivité, sa grande surface développée, sa morphologie en feuillets le rendent particulièrement intéressant comme matériau actif (seul) ou comme support ou additif dans des formulations d’électrode pour batteries ou pour supercondensateurs. L’INAC/SyMMES/CAMPE développe des assemblages 3D de graphene fonctionnalisé pour des applications en supercondensateur. En parallèle, INAC/SyMMMES/STEP et INAC/PHELIQS/SiNAPS développent des dispositifs de type microsupercondensateurs à partir de nanostructures de Si. Ces travaux, réalisés dans différents solvants et avec différents coatings, ont pu montrer qu’une excellente cyclabilité pouvait être atteinte (plus d’ 1 million de cycles) tout en présentant des capacités pouvant être améliorées.

Le but de ce projet de thèse, effectué en collaboration entre INAC/SyMMES et INAC/PHELIQS, est de développer des méthodes permettant de stabiliser l’interface entre les nanostructures de Si et l’électrolyte, et de faire croitre ces NSs au sein d’une matrice de graphène. Le gain en surface développée et la bonne conductivité attendue pour le nanocomposite permettent de cibler des densités d’énergie et de puissance plus importantes, ainsi qu’une stabilité en cyclage accrue. En faisant croitre les NSs dans un substrat bulk et non plus 2D, nous pourrons tester des applications en supercondensateur plutôt qu’en micro supercondensateur.



Transport thermique dans les solides, au-delà de l'approximation classique

SL-DRF-18-0848

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP)

Grenoble

Contact :

Stefano MOSSA

Jean-Louis BARRAT

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Stefano MOSSA

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

04 38 78 35 77

Directeur de thèse :

Jean-Louis BARRAT

Université Grenoble Alpes - LiPhy

Page perso : http://stefano-mossa.weebly.com/

Le transport thermique dans les matériaux est une propriété clé pour un certain nombre d'applications et des efforts importants sont consacrés à la conception de matériaux à conductivité thermique haute (pour des applications de transport de chaleur) ou faible (par exemple, pour la conversion thermoélectrique). Il peut alors surprendre que, malgré les nombreux développements de la modélisation microscopique des matériaux au cours des 40 dernières années, nous manquions encore d'une méthode générale bien établie pour calculer les conductivités thermiques dans les matériaux solides isolants (ou mauvais conducteurs électriques). Le but du projet est d'établir une telle méthodologie, en utilisant le formalisme des intégrales de chemin, qui permet de prendre en compte avec précision les effets quantiques nucléaires dans les systèmes condensés.

Evaluation la formation et la réparation des dommages à l’ADN par une méthode non invasive

SL-DRF-18-0317

Domaine de recherche : Toxicologie
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Chimie Interface Biologie pour l’Environnement, la Santé et la Toxicologie (CIBEST)

Grenoble

Contact :

Thierry DOUKI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Thierry DOUKI

CEA - DRF/INAC/SyMMES/CIBEST

0438783191

Directeur de thèse :

Thierry DOUKI

CEA - DRF/INAC/SyMMES/CIBEST

0438783191

De nombreux agents physiques et chimiques peuvent endommager la structure chimique de l’ADN, et en particulier les bases nucléiques. En conséquence, des mutations apparaissent qui peuvent induire la cancérisation des cellules endommagées. Heureusement, toutes les cellules sont équipées d’une série de systèmes enzymatiques pour réparer les portions endommagées de l’ADN et limiter les conséquences des dommages. Les effets des agents génotoxiques résultent donc d’un équilibre entre la production et la réparation des dommages de l’ADN.

Evaluer la formation des dommages de l’ADN chez l’Humain nécessite le prélèvement de tissues, l’extraction de l’ADN et son analyse. Bien que des organes internes puissent parfois être étudiés dans des biopsies prises sur des patients, les études en population générale et en milieu professionnel sont limitées aux biopsies de peau et aux cellules sanguines. Le prélèvement de biopsies cutanées est assez invasif et les cellules sanguines représentent une population spécifique, pas forcément représentative de tout l’organisme. Les études in vitro souffrent également de limitations. Il y a donc un réel besoin pour des techniques non invasives fournissant des données plus générales.

Pendant cette thèse, nous quantifierons les bases endommagées libérées par les processus de réparation de l’ADN. Nous nous intéresserons en particulier aux adduits encombrants, ainsi qu’aux photoproduits induits par la lumière solaire. Le travail nécessitera des développements analytiques importants, surtout en extraction en phase solide et en HPLC couplée à la spectrométrie de masse. L’utilisation de procédures de préparation des échantillons en ligne par HPLC sera aussi étudiée. La méthode sera ensuite validée sur des cellules en cultures. Enfin, Le protocole sera étendu aux fluides biologiques comme l’urine pour des applications in vivo. Plusieurs thématiques seront abordées : la formation des photoproduits de l’ADN par les UV solaires et leur prévention par des produits de photoprotection (en collaboration avec la société Pierre Fabre Dermo-Cosmétique), l’induction d’adduits à l’ADN par les polluants de types hydrocarbures aromatiques polycycliques, et la formation d’adduits du CEES, un analogue du gaz moutarde, chez la souris (collaboration avec l’Institut de Recherche Biomédical des Armées).

Méthodes non invasives pour l’évaluation de l’exposition à des toxiques de guerre

SL-DRF-18-0555

Domaine de recherche : Toxicologie
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Chimie Interface Biologie pour l’Environnement, la Santé et la Toxicologie (CIBEST)

Grenoble

Contact :

Thierry DOUKI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Thierry DOUKI

CEA - DRF/INAC/SyMMES/CIBEST

0438783191

Directeur de thèse :

Thierry DOUKI

CEA - DRF/INAC/SyMMES/CIBEST

0438783191

Page perso : http://inac.cea.fr/Pisp/65/thierry.douki.html

Le recours aux toxiques de guerre est un souci d’actualité montré par des conflits récents et dans le cadre de la menace terroriste. L’accès à des méthodes de suivi biologique pour ces composés est un enjeu important pour l’identification des toxiques et l’évaluation de l’exposition individuelle. L’ypérite (gaz moutarde), un toxique de guerre de la famille des vésicants, et de son simulant le CEES seront au centre de cette thèse.

Une première classe de marqueurs potentiels sera les dommages que produisent ypérite et CEES sur les bases de l’ADN. Pour ne pas avoir à extraire l’ADN des tissus exposés, nous tirerons parti du fait que toutes les cellules peuvent éliminer et excréter les portions endommagées de l’ADN. Nous mettrons au point la mesure dans les fluides biologiques de ces produits de réparation. L’autre type de biomarqueurs d’exposition que nous souhaitons développer est lié aux mécanismes de détoxification mis en place par les cellules. Les molécules électrophiles comme l’ypérite et le CEES se lient, par voie chimique ou enzymatique, à un tripeptide présent en forte quantité dans les cellules, le glutathion. Nous développerons donc une approche analytique pour la mesure de ces conjugués glutathion-ypérite/CEES dans l’urine.

Pour le présent sujet de thèse, il sera nécessaire de travailler dans un premier temps sur des cellules en cultures ou des explants cutanés ex vivo pour définir la forme chimique et les cinétiques de relargage des biomarqueurs étudiés. Des outils analytiques de détection de ces composés sont donc déjà au point dans l’équipe mais rien n’a été optimisé pour les extraire des milieux extracellulaires ou des fluides biologiques. Les développements analytiques seront ainsi centrés sur la préparation des échantillons par des techniques d’extraction en phase solide suivies d’analyses par HPLC couplée à la spectrométrie de masse. Ces approches validées pour la mesure des biomarqueurs dans les fluides biologiques seront appliquées dans des études animales en collaboration avec l’Institut de Recherche Biomédicale des Armées.

 

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