PROPOSITION D’UN SUJET DE THESE DANS LE CADRE

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SUJET DE THESE POUR UNE DEMANDE DE BOURSE MENRT:‘Clusters d’éléments de transition : des solides inorganiques aux nanomatériaux hybrides’.Direction : S. Cordier ; Encadrement : S. Cordier, Y. Molard, C. Perrin.Conjointement à l’émergence des nano-sciences et des nano-technologies, un nouveauthème de recherche est développé dans l’équipe ‘Chimie du Solide et Matériaux’ de l’UMR6226 concernant l’‘Elaboration par chimie douce de nanomatériaux à clusters d’éléments detransition’. Cette thématique a été vivement encouragée par le comité d’évaluation CNRS lorsde l’audit du LCSIM en vue de la contractualisation 2004-2007. Elle a également été soutenuepar l’Université de Rennes1 d’une part, par le recrutement d’un nouveau maître deconférences (Yann Molard) et financièrement d’autre part par l’attribution d’un BQR et del’équipement d’un laboratoire dédié à la synthèse de composés hybrides.Les propriétés macroscopiques variées des matériaux à clusters métalliques synthétisésà l’état solide (supraconductivité, magnétisme, catalyse, matériaux d’électrode….) font l’objetde multiples travaux à travers le monde depuis plusieurs décennies en raison de leurspotentialités d’application. Ces propriétés macroscopiques résultent de l’interaction entre lespropriétés intrinsèques (magnétiques, optiques et redox) de chaque cluster qui sont fonctionde sa géométrie, du métal qui le constitue (Mo, W, Nb, Ta, Re) et des ligands auxquels il estlié. Ces propriétés intrinsèques sont ...
Publié le : samedi 24 septembre 2011
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SUJET DE THESE POUR UNE DEMANDE DE BOURSE MENRT:
‘Clusters d’éléments de transition : des solides inorganiques aux nanomatériaux hybrides’.
Direction
: S. Cordier ;
Encadrement
: S. Cordier, Y. Molard, C. Perrin.
Conjointement à l’émergence des nano-sciences et des nano-technologies, un nouveau
thème de recherche est développé dans l’équipe ‘Chimie du Solide et Matériaux’ de l’UMR
6226 concernant l’‘Elaboration par chimie douce de nanomatériaux à clusters d’éléments de
transition’. Cette thématique a été vivement encouragée par le comité d’évaluation CNRS lors
de l’audit du LCSIM en vue de la contractualisation 2004-2007. Elle a également été soutenue
par l’Université de Rennes1 d’une part, par le recrutement d’un nouveau maître de
conférences (Yann Molard) et financièrement d’autre part par l’attribution d’un BQR et de
l’équipement d’un laboratoire dédié à la synthèse de composés hybrides.
Les propriétés macroscopiques variées des matériaux à clusters métalliques synthétisés
à l’état solide (supraconductivité, magnétisme, catalyse, matériaux d’électrode….) font l’objet
de multiples travaux à travers le monde depuis plusieurs décennies en raison de leurs
potentialités d’application. Ces propriétés macroscopiques résultent de l’interaction entre les
propriétés intrinsèques (magnétiques, optiques et redox) de chaque cluster qui sont fonction
de sa géométrie, du métal qui le constitue (Mo, W, Nb, Ta, Re) et des ligands auxquels il est
lié. Ces propriétés intrinsèques sont la conséquence de la délocalisation des électrons de
valence sur tous les centres métalliques qui constituent le cluster. La mise en solution des
motifs anioniques (M
6
L
i
8
L
a
6
ou M
6
L
i
12
L
a
6
; L = halogène ou/et chalcogène) à clusters
octaédriques élaborés à l’état solide permet le greffage sur le cluster de ligands, organiques ou
hybrides organiques/inorganiques, instables dans les conditions initiales de synthèse du
cluster. Les six ligands terminaux L
a
qui complètent la sphère de coordination du coeur M
6
L
i
8
(ou M
6
L
i
12
) sont très labiles et peuvent être substitués par des entités organiques coordinantes.
L’association de clusters avec des ligands fonctionnalisés est un domaine de recherche
encore peu exploré qui devrait permettre d’accéder à des systèmes nanostructurés aux
propriétés optiques, électriques, magnétiques et catalytiques spécifiques utilisables en
nanotechnologie. Le sujet de thèse que nous proposons consistera dans un premier temps à
synthétiser à l’état solide des composés inorganiques à motifs M
6
L
i
8
L
a
6
ou M
6
L
i
12
L
a
6
. Dans un
second temps, les composés obtenus seront mis en solution pour séparer les motifs dans des
matrices organiques. Enfin, les ligands terminaux du cluster métallique seront substitués par
des ligands fonctionnels. Des nanoassemblages supramoléculaires fonctionnels (briques
moléculaires), utilisables pour l’élaboration de nanomatériaux, seront ainsi obtenus. Le travail
de thèse peut se décliner en trois étapes :
-
1/
Synthèses
et
études
de
nanoassemblages
supramoléculaires
fonctionnels
(nanobriques) originaux par greffage sur les nanoclusters de ligands organiques ou
organométalliques à propriétés spécifiques.
- 2/
Utilisation des nanobriques fonctionnelles dans l’élaboration de nanomatériaux
: (
i
)
matériaux adaptatifs associant plusieurs propriétés (ex : conduction + magnétisme), (
ii
)
préparation de nanocomposites hybrides (à partir de nanobriques de type cluster + ligands
polymérisables ou utilisables dans des mécanismes de réaction sols-gels), (
iii
) nanomatériaux
dynamiques (
iv
) greffage sur des particules et surfaces d’or, ou à la périphérie de colloïdes.
- 3/
Etude de propriétés physiques originales
, par exemple : (
i
) propriétés optiques, en
particulier luminescentes, mettant en jeu les interactions entre centres de différente nature
(clusters avec ions terre rare ou ligands fonctionnels…), (
ii
) conception de dispositifs d’étude
des nano-objets sur surface de silicium.
Ce travail mettra en jeu des collaborations en cours au niveau local ((S. Golhen
Organométalliques et Matériaux Moléculaires
’ ; B. Fabre ‘
Matière Condensée et Systèmes Electroactifs
’ ; Régis
Gautier ‘
Chimie théorique
’) ainsi qu’au niveau national (D . Astruc, Bordeaux) et international
(A. Simon, Stuttgart ; N. G. Naumov, Novossibirsk ; A. Shames, Beer Sheva)).
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