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 :
Thèse en Physique: "Spectroscopie ultra-rapide de la photo-isomérisation de photo-commutateurs bio-mimétiques";
Thématiques: Physique moléculaire, spectroscopie laser, lasers femtoseconde, optique non-linéaire

L’objectif de la thèse s’inscrit dans le cadre du projet franco-allemand Femto-Switch 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. Dans le cadre de cette thèse, plusieurs molécules de famille différentes seront étudiées par spectroscopie ultra-rapide classique et par la spectroscopie de photo-émission (TRPES) qui est très prometteurs pour mettre en évidence le paysage énergétique qui conditionne la vitesse et l’efficacité de la photo-isomérisation.

Au sein de Femto-Switch, nous sommes cinq partenaires, chimistes et physiciens, dont le savoir-faire combine la chimie de synthèse organique, la chimie quantique de haut niveau et la spectroscopie ultrarapide avancée. Nous allons répondre à la question de savoir s’il existe un lien rationel entre la composition chimique et l’efficacité de photo-isomérisation des photo-commutateurs bio-mimétiques.

Dans le cadre de ce projet doctoral, l'objectif est d'explorer une variété de modifications chimiques de photo-commutateurs biomimétiques conçus par les deux partenaires chimistes. Le doctorant devra
1) effectuer de la spectroscopie ultrarapide (absorption et fluorescence) pour des études systématiques de la dynamique de photo-isomérisation ultrarapide et des rendements quantiques (QY) pour les commutateurs de type oxindole et oxopyrrole, fournis par les partenaires du projet.
2) Etudier l'effet de la longueur d'onde d'excitation (320-420 nm) et du solvant sur la dynamique de réaction QY.
3) effectuer des études de spectroscopie photoélectronique résolue dans le temps (TRPES) de certains photo-commutateurs biomimétiques sélectionnés (avec le partenaire du réseau au MBI Berlin).

Résultats attendus :
1) Spectroscopie TRPES et UV-visible femtoseconde de commutateurs à base de structures oxindole et oxopyrrole.

2) Comparaison détaillée de la dynamique des états excités de ces commutateurs en fonction de leur composition chimique et du solvant.

3) Collaboration étroite avec les partenaires théoriques modélisant ces dynamiques.

4) TRPES : Premières observations et estimation des énergies potentielles d’états « fantômes » de faible émissivité et de courte durée de vie.

Les candidats doivent être titulaires d'un master en physique ou en chimie physique. Une bonne formation en spectroscopie moléculaire et en optique non linéaire est un plus, mais n'est
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Contraintes et risques :
Sécurité laser
Risques chimiques mineurs (manipulation de solvants)