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Thèse de Doctorat en Chimie : Ingénierie de photo-commutateurs biomimétiques efficaces
Sujets : Synthèse de photo-commutateurs moléculaires, effet de subsitutions chimiques sur le rendement quantique de photo-isomérisation, photochimie ultra-rapides.
L’objectif de la thèse s’inscrit dans le cadre du réseau doctoral européen LUMIERE (http://lumiere-dn.eu) qui propose une approche inter-disciplinaire entre physiciens et chimistes pour étudier des photo-commutateurs moléculaires ultra-rapides. La question principale est de savoir comment contrôler l'efficacité de la photo-isomérisation dans les molécules organiques par design chimique ? Nous nous inspirons des photo-commutateurs biologiques comme le rétinal qui sont connus pour leurs vitesse d’isomérisation à l’échelle de 0.2 à 5 ps.
Les molécules photo-commutables sont importantes pour des applications telles que les nanomatériaux, les moteurs moléculaires ou en photopharmacologie. Par une approche combinée expérimentale et théorique nous souhaitons établir des bases rationnelles entre la structure chimique et la dynamique ultrarapide des états excités, en particulier aux intersections coniques (CInt). Ce sont ces intersections qui déterminent en fin de compte les rendements quantiques des réactions de photo-isomérisation.
Dans ce projet de thèse en chimie, l'objectif est d'explorer une variété de modifications chimiques de photo-commutateurs biomimétiques basés sur la famille des oxopyrroles, inspirés de la protéine fluorescente GFP. La doctorante ou le doctorant devra
1) Modifier les structures chimiques des composés. En particulier, étudier l'effet de substituants ayant différentes propriétés de donneur et d'attracteur d'électrons sur l'influence de l'isomérisation de la double liaison C=C et sur la nature du transfert de charge des processus photo-induits.
2) Modifier les structures chimiques des composés en ce qui concerne les propriétés d'encombrement stérique et de transfert de charge en faisant varier la distance donneur-accepteur via l'introduction de ponts pi-conjugués.
3) Modifier les structures chimiques des composés par rapport à leurs propriétés amphiphiles afin d'étudier l'effet de l'auto-assemblage sur les propriétés de photoisomérisation
4) Effectuer une spectroscopie UV-vis ultrarapide des composés synthétisés et obtenir le temps de réaction d'isomérisation et QY (avec S. Haacke, IPCMS-CNRS Strasbourg).
Résultats attendus :
1) Synthèse d'une nouvelle classe de photocommutateurs biomimétiques
2) Une modulation de l'efficacité de la réaction induite par les substitutions chimiques.
3) Une durée de vie de l'état excité et une dynamique de photo-isomérisation dépendantes de la substitution
4) Élucidation de leurs propriétés d'état excité par des approches avancées de chimie computationnelle (coll. R. Mitric, U Würzburg)
Techniques à utiliser :
Synthèses de chimie organique, purification chimique via des techniques chromatographiques et caractérisation spectroscopique (RMN mono et bidimensionnelle, MS, HPLC).
Le candidat ou la candidate doit être titulaire d'un master en sciences chimiques avec une solide formation en chimie organique ou organométallique de synthèse. La connaissance des méthodes de spectroscopie optique sera un plus. Il/elle doit être capable de travailler de manière autonome dans un environnement multidisciplinaire et posséder une attitude axée sur la curiosité. Un niveau avancé (B2) en communication écrite et orale en anglais est requis. La connaissance du français n'est pas indispensable, au moment de l'embauche.
Le candidat doit fournir une lettre de motivation, un CV détaillé comprenant la liste des notes et les coordonnées d'une (ou deux) référence(s).
Contexte de travail
Le doctorant ou la doctorante sera inscrit à l'École Doctorale de Physique et Physicochimie (ED182).
Les travaux de thèse seront encadrés par le Pr. M. Mauro, actuellement à l'Institut de Physique et Matériaux des Matériaux Strasbourg (IPCMS) (https://www.ipcms.fr/fr/matteo-mauro/), dans le cadre d'une collaboration avec le groupe du Pr. Stefan Haacke (IPCMS, https://www.ipcms.fr/en/equipe/biodyn/). Pendant la durée du projet, le Pr. Mauro rejoindra le Département des Sciences Chimiques de l'Université de Padoue (Italie), ce qui implique que le doctorant déménagera également à Padoue.
Dix projets de doctorat sont financés par le programme européen MCSA et le réseau implique l'Italie, la France, l'Allemagne, la Suède et la République tchèque. Dans les réseaux doctoraux européens, une attention particulière est portée à la formation des doctorants en vue de leur futur emploi dans le secteur privé en Europe. Les partenaires industriels contribuent à LUMIERE en accueillant les doctorants pour des stages courts (3 mois au total).
Le poste devrait idéalement être pourvu d’ici le 1er avril 2025.
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
Les règles de mobilité des projets européen sont à respecter: Le candidat ou la candidate ne doit pas avoir résidé en France plus que 12 mois au cours des 3 dernières années. Courts séjours dans d'autres laboratoires en France et à l'étranger pour une caractérisation complémentaire des composés. Risques liés à la synthèse chimique, à la manipulation chimique et à l'irradiation lumineuse laser/LED.