LAboratoire de Spectrochimie Infrarouge et Raman – UMR 8516
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Descriptif du sujet

Etude par spectroscopie de vibration transitoire ultrarapide de la photo-réactivité plasmonique de systèmes hôte-invité de type métal-zéolithe.
Encadrement : V. Dewaele
Sujet : 

La plasmonique chimique est un domaine de recherche qui vise à comprendre et exploiter les processus de phototransfert d’énergie ultrarapide (1-10 ps) entre les électrons photo-excités d’une nanoparticule métallique et une molécule cible située au voisinage de la surface du métal, notamment pour la conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique[1]. Cette approche nécessite aussi le développement de nouveaux matériaux optimisés pour ce type de réactions. Parmi les différentes voies de recherche, les systèmes de type hôtes-invités sont particulièrement attractifs car ils permettent d’associer la fonction plasmonique portée par les nanoparticules métalliques (l’invité) avec d’autres fonctions physico-chimiques caractéristiques du matériau « hôte ».

Dans ce contexte, les nanozéolithes[2,3], solides microporeux doté de groupements fonctionnels d’intérêt catalytique, sont de bons candidats pour la conception de système « hôte-invité » plasmoniquement actifs. Dans le cadre du projet ANR TAR-G-ED (2014-2017) nous avons pu démontrer le potentiel de ces systèmes pour des applications de plasmonique chimique, grâce notamment à la caractérisation par spectroscopie d’absorption transitoire UV-vis femtoseconde de la photodynamique des électrons chauds générés dans les NPs[4]. L’objectif principal de cette thèse sera d’élucider les mécanismes d’interaction entre les électrons chauds du métal et les molécules adsorbées dans des systèmes NP métallique/zéolithe, en fonction de la nature et de la taille des NPs supportées, du type de structure zéolithique et des réactants adsorbés dans le volume poreux. L’étude sera basée sur la complémentarité entre la spectroscopie d’absorption transitoire fs UV-vis, sensible à la dynamique des électrons, et la spectroscopie de vibration transitoire (IR et Raman) qui permet de cibler les molécules que l’on souhaite activer. On s’intéressera plus spécifiquement à la réaction de conversion du méthanol en di-éthylether d’intérêt catalytique et pour la conversion de la bio-masse. Ce travail se fera en collaboration avec le Laboratoire de Catalyse et Spectrochimie de Caen où sont développés ces matériaux[2,3].

La candidate ou le candidat devra posséder une formation initiale en physico-chimie, interaction rayonnement-matière, nanoscience ou physique des matériaux ainsi qu’un intérêt pour la spectroscopie et l’expérimentation. Des connaissances, ou une première expérience, dans le domaine des lasers impulsionnels ou de la spectroscopie transitoire seraient appréciées.    thèse_LASIR_2018-Dewaele