Description

Dans de nombreux procédés et applications, le comportement des systèmes à l’échelle macroscopique dépend des interactions moléculaires à l’échelle nanométrique et de leur évolution. Cependant, les études de caractérisation sont souvent limitées par la résolution spatiale et la sensitivité des outils analytiques traditionnels. Afin de proposer des solutions nouvelles à ce problème, des outils analytiques permettant d’analyser des volumes nanométriques sont envisagées, en particulier les plateformes combinant le microscope à force atomique (AFM) à des outils de chimie analytique [1]. Dans certains cas, une résolution spatiale à l’échelle nanométrique (< 10 nm) et une sensitivité de l’ordre de la molécule unique ont pu être démontrées [2]. Ce projet de thèse vise à faire évoluer l’état de l’art dans le couplage de l’AFM et de la spectroscopie infrarouge, afin d’étudier les propriétés chimiques du vivant et leur évolution.
Le (la) candidat(e) travaillera sur une plateforme AFM combinée à la spectroscopie infrarouge pour la caractérisation à l’échelle nanométrique [3]. La pointe AFM servira de sonde pour étudier les variations de vibrations moléculaires dans les matériaux sous illumination infrarouge. Les travaux de développement viseront à améliorer la résolution temporelle des mesures. Le (la) candidat(e) devra maitriser les modes standards de spectroscopie infrarouge à l’échelle nanométrique, à partir desquels de nouveaux modes opérationnels seront évalués afin d’incorporer des critères de résolution temporelle. Les performances des nouveaux développements seront établies à l’aide d’échantillons de calibration et de validation. Ceux-ci seront fabriqués à l’aide de techniques comme la lithographie et les procédés de modification de surface. Afin d’illustrer les possibilités facilitées par ces développements instrumentaux, le (la) candidat(e) sera amené(e) à effectuer des études relatives à des systèmes biologique, y compris des membranes lipidiques, des bactéries, des tissus biologiques [4].
Des techniques d’analyse de surface (microscopies optiques et électroniques, diverses spectroscopies optiques) viendront complémenter le travail. L'Institut des Sciences Analytiques dispose de certaines de ces techniques et d’autres seront disponibles par le biais de collaborations internationales.

Compétences requises

Le·a candidat·e doit faire preuve d’autonomie et être motivé·e par le développement instrumental expérimental. Des connaissances dans un ou plusieurs des domaines suivants sont souhaitables : lasers, génie électrique, imagerie et spectroscopie à l’échelle nanoscétrique, spectroscopie infrarouge, chimie des surfaces. Le·a candidat·e doit de préférence maîtriser Python ou un langage équivalent. Le·a candidat·e doit s’intéresser à l’acquisition et à l’analyse de données, ainsi qu’à la valorisation scientifique (publications, posters, présentations, etc.). Enfin, il·elle doit être à l’aise avec la communication en français et/ou en anglais.

Bibliographie

[1] Tetard L. ACS In Focus, 2023, DOI: 10.1021/acsinfocus.7e7008; Li M. Journal of Microscopy, 2023, DOI: 10.1111/jmi.13183
[2] Ruggeri F. S. et al. Nature Communications, 2020, DOI: 10.1038/s41467-020-16728-1
[3] Tetard L. et al. Nature Nanotechnology, 2015, DOI: 10.1038/nnano.2015.168
[4] dos Santos A. C. V. D. et al. ACS Meas. Sci. Au, 2023, DOI : 10.1021/acsmeasuresciau.3c00010

Mots clés

microscopie et spectroscopie à l’échelle nanométrique , spectroscopie infrarouge, analyse et traitement de surface , spectroscopie résolue dans le temps , procédés dynamiques