Thèse de doctorat en chimie (H/F): Élastomères photostimulables à base de réticulants photoactifs métalliques

Les missions du poste

Les matériaux souples présentant des propriétés de luminescence commutables en réponse à des stimuli externes sont d'un grand intérêt pour des applications dans le domaine des capteurs, du stockage de données et de la lutte contre la contrefaçon... Les élastomères à cristaux liquides (LCE), composés de molécules cristal liquide polymérisables capables de s'auto-organiser à l'état liquide, liées entre elles par des réticulants, constituent une classe intéressante de polymères capables de subir de grandes déformations avec une augmentation allant jusqu'à 400 % de leur taille initiale sous l'effet d'une contrainte mécanique ou d'un changement de température. Les composés mécanochromes luminescents sont caractérisés par une modification de leurs propriétés de luminescence en réponse à des contraintes mécaniques. Ainsi, l'intégration chimique de composés mécanochromes luminescents dans les LCE devrait permettre le développement de matériaux souples mécanochromes luminescents très réactifs et originaux.
L'objectif du présent projet est donc d'utiliser des réticulants mécanochromes pour développer des matériaux polymères stimuli-réactifs dont les propriétés de luminescence seront sensibles aux contraintes mécaniques et aux changements de température. Pour ce faire, des complexes polymérisables d'iodure de cuivre cubane [Cu4I4L4], connus pour leurs bonnes propriétés mécanochromes, seront développés et utilisés comme réticulants pour la préparation d'élastomères (schéma 1). La contraction et l'élongation des élastomères lors des transitions de phase entre cristal liquide et isotrope appliqueront directement des contraintes mécaniques sur le noyau complexe, induisant une modification de leurs propriétés de luminescence. L'organisation moléculaire et la commutation de la luminescence en fonction des changements de température et/ou des contraintes mécaniques seront caractérisées par des techniques de pointes telles que la diffraction des rayons X aux petits angles, l’analyse mécanique dynamique et l'épifluorescence en température. Dans un deuxième temps, des matériaux luminescents mécanochromes photoréactifs seront mis au point en introduisant un réticulant photothermique en plus du réticulant mécanochromique. Ces matériaux sensibles à la lumière présentent de vastes perspectives d'application dans les dispositifs de contrôle, les dispositifs robotiques souples et les dispositifs biomimétiques.

Contexte de travail

Cette thèse sera réalisée à l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR) dans le cadre d'un projet ANR en collaboration avec l'Institut des Matériaux de Nantes (IMN) et le Laboratoire Sciences et Ingénierie de la Matière Molle de Sorbonne Université (SIMM). Cette thèse sera encadrée par Franck Camerel (DR, CNRS) à l'ISCR qui est un expert des matières molles. Le doctorant sera responsable de la synthèse et de la caractérisation des réticulants mécanochromes, de leur incorporation dans les polymères, de l'évaluation de leur processabilité et de leur réactivité sous différents stimuli externes, dont l'irradiation laser. Ces travaux menés au sein d’un consortium pluridisciplinaire permettront au doctorant d'acquérir des compétences supplémentaires et complémentaires sur diverses techniques de pointe et de découvrir des environnements et des pratiques de travail différents.

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

Le(La) doctorant(e) devra maîtriser les techniques de synthèse (chimie organique, techniques de purification et de caractérisation). Ce projet nécessite un(e) étudiant(e) motivé(e) et désireux(se) de développer ses compétences et ses connaissances en synthèse, caractérisation des polymères (DSC, POM, SAXS, DMA), caractérisation spectroscopique et chimie de coordination. Un bon niveau d'anglais et des connaissances sur la chimie des polymères seraient un plus.