Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
Les photoactionneurs à base de polymères (PPAs) sont constitués par des matrices polymères dopées par des molécules photochromes organiques. Lors de l'irradiation, les films de PPA subissent une déformation mécanique macroscopique réversible, ce qui en fait des systèmes d’intérêt pour la transduction entre énergie lumineuse et mécanique.
Des études expérimentales récentes ont montré qu'il existe une corrélation quantitative entre le photochromisme et l'effet photomécanique [1]. Par ailleurs, la structuration du matériau est essentielle à la fois à l'échelle supramoléculaire (interactions entre le photochrome et les chaînes polymères) et à l'échelle microscopique (arrangement spatial entre domaines riches et pauvres en photochromes), pour permettre la conversion de la déformation moléculaire en déformation macroscopique.
Le projet SIMULACTOR (https://www.pepr-luma.fr/projet/simulactor/) vise à développer une approche intégrée multi-échelle pour modéliser le comportement mécanique des PPAs. Son objectif est de comprendre et d’optimiser les propriétés des PPAs à l’aide d’une stratégie de simulation allant de l’échelle moléculaire (calculs ab initio) jusqu’aux approches continues, afin de prendre en compte les différents niveaux de complexité présents dans les matériaux réels. Le ou la doctorant·e se concentrera sur l’échelle moléculaire afin de modéliser et d’optimiser les propriétés optiques et mécaniques à la fois du photocommutateur et du photomorphon (le photocommutateur et les chaînes polymères environnantes), ce dernier système gouvernant la manière dont la déformation induite par la lumière est transmise au matériau environnant via les interactions photochrome/polymère.
À cette fin, des méthodes de mécanique quantique (QM) seront employées. Le ou la doctorant·e évaluera d’abord l’efficacité de la conversion de l’énergie lumineuse en énergie mécanique en adaptant, pour l’état excité, des méthodes d’analyses mécanochimique [2], ceci afin de quantifier la fraction de l’énergie lumineuse absorbée effectivement convertie en travail mécanique. Parallèlement, l’influence de l’environnement polymère local (le « photomorphon ») sur les performances du photocommutateur sera étudiée à l’aide de dynamiques moléculaires non adiabatiques [3] et de simulations QM/MM. En comparant des molécules isolées à des systèmes dispersés dans une matrice polymère, le projet permettra de clarifier comment les interactions intermoléculaires influencent la photoréactivité et la réponse mécanique. Ce travail permettra la conception rationnelle de combinaisons optimisées « photocommutateur /polymère » [4] et posera les bases de la conception de matériaux PPA.

Le/la candidat(e) doit être titulaire d’un Master en chimie, physico-chimie ou physique. Une solide formation en physico-chimie est requise, et une expérience préalable en chimie computationnelle serait un atout. Le/
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Contraintes et risques :