Stage 2023

Stage 2023

Développement de polymère électrochrome en couche mince

Résumé du sujet

Oberthur Fiduciaire, basée dans la région rennaise, est une société spécialisée dans l’imprimerie de billets de banque. Oberthur collabore depuis plusieurs années avec le département d’Optique d’IMT Atlantique pour développer des techniques optiques pour limiter la contrefaçon et favoriser l’authentification intuitive. Le Laboratoire de Physicochimie des Polymères et Interfaces (LPPI) de CY Cergy Paris Université développe depuis une dizaine d’années des afficheurs optiques sur verre à base de composés organiques (polymères) pouvant changer de couleur par stimulus électrique. Une large palette de couleurs est ainsi accessible. Ces polymères électrochromes possèdent comme avantages une faible tension électrique d’activation compatible avec une électronique simple, une bistabilité des couleurs affichées et des temps de réponse (commutation optique) rapides (quelques secondes). Le laboratoire souhaite maintenant transposer son savoir-faire, en collaboration avec le partenaire industriel et l’IMT Atlantique, vers de nouveaux substrats fins et flexibles intégrables dans des devises. Les objectifs autour de ce stage sont multiples :

• Tester des dépôts de fines couches de matière active sur substrat plastique mince,
• Optimiser le contraste entre les deux couleurs affichables
• Obtenir des temps de commutation courts.

Ce travail devra répondre au plus près du cahier des charges du partenaire industriel.

Si les crypto-monnaies et autres moyens digitaux de paiement n’ont pas besoin de supports physiques, ils reposent sur des infrastructures privées d’hébergement et de calculs (data centers) vulnérables aux attaques informatiques (hacking) et physiques (destruction accidentelle ou intentionnelle). Leur fonctionnement est par ailleurs rétribué aux opérateurs par les utilisateurs en bout de chaîne sous une forme ou une autre : redevances, forfaits et/ou données personnelles, habitudes de consommation. C’est pourquoi l’argent liquide demeure une solution centrale, robuste par sa nature complètement déconnectée et beaucoup plus équitable pour toutes les populations notamment les moins bancarisées car gratuite. Le cash sous forme de billets et de pièces a précédé son avatar numérique depuis plusieurs millénaires et son authentification est de tous temps revenue à celui qui les possède contrairement aux moyens digitaux qui confisquent cette responsabilité au prétexte de commodité et de simplicité de la transaction en la rendant au passage payante au bénéfice d’un tiers échappant à la sphère de contrôle public. Aujourd’hui les billets continuent à assurer cette mission de service public et sont de véritables concentrés de technologie faisant appel à des dispositifs optiques high tech dans leur réalisation, basés sur une science des matériaux à la pointe, avec toujours en ligne de mire une expérience utilisateur simple, intuitive et si possible spectaculaire. C’est dans cette ligne que se situe la présente offre de stage.

Profil du candidat

Nous recrutons, pour une période de 6 mois (février – juillet 2023), un(e) jeune ingénieur(e) ou titulaire d’un Master 2 de formation chimiste, physico-chimiste ou science des matériaux. Il/elle s’investira au niveau des tâches scientifiques qui lui seront confiées (dépôts multicouches sur substrats, caractérisation physicochimique, intégration dans des dispositifs) et participera également au suivi du projet (présentations, réunions avec le partenaire, rédaction de rapports…) ainsi qu’à la valorisation des résultats. La personne recrutée sera directement rémunérée par l’entreprise dans le cadre d’une convention de recherche.

Lieu d’exécution : LPPI (CY Cergy-Paris Université), avec séjours chez Oberthur.

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Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, une lettre de motivation à :

• Xavier Sallenave: xavier.sallenave@cyu.fr
• Pierre-Henry Aubert: pierre-henri.aubert@cyu.fr

Synthèse et caractérisation de micro-transducteurs à base de polymères conducteurs électroniques pour application médicale

Résumé du sujet

Le projet ANR ROBOCOP vise à développer un implant cochléaire électroactif ayant pour but de faciliter son implantation par le praticien. Une partie du projet vise donc à développer les matériaux électroactifs devant être ultérieurement être intégré à l’implant.
Ces matériaux¹ déjà étudiés et décrits lors d’une collaboration précédente en le LPPI (Université de Cergy-Pontoise) et l’IEMN (Lille), présentent une architecture tricouche constituée de deux électrodes de polymère conducteur (poly(3,4-éthylènedioxythiophène) :poly(styrène sulfonate) ou PEDOT :PSS) séparées par une membrane conductrice ionique. Lors d’une stimulation à faible voltage (<2V), ces matériaux électroactifs peuvent se déformer en flexion de manière électrochimiquement contrôlée.

Dans ce cadre, un stage de M2 est proposé au LPPI avec pour mission de synthétiser et caractériser ces matériaux à base de polymères conducteurs électroniques et de les rendre compatibles avec une application médicale en éliminant les produits toxiques susceptibles d’être relargués après implantation.
Le travail de ce stage comprend donc la synthèse, la formulation et la caractérisation physico-chimique de ces matériaux électroactifs ainsi que des études plus spécifiques de vieillissement et d’identification de composés relarguables. Le(la) stagiaire sera formé(e) en particulier sur différents techniques de synthèse des réseaux de polymères et de matériaux conducteurs ioniques et électroniques (réseaux interpénétrés de polymères, photopolymérisation..) et leur caractérisation (DMA, DSC, TGA, traction, mesure de conductivité ..) ainsi sur les techniques d'élaboration de films minces et de matériaux électrostimulables. Il/elle sera amené(e) à travailler dans un projet de recherche multi-disciplinaire en participant aux réunions et aux interactions avec les différents partenaires.

[1] K. Rohtlaid, GTM. Nguyen, C. Soyer, E. Cattan, F. Vidal, C. Plesse Advanced Electronic Materials, 2019, 5, 4, 1800948, https://doi.org/10.1002/aelm.201800948

Profil du candidat

•  Master 2 Chimie avec idéalement une spécialisation en chimie et physico-chimie des polymères. Des bases théoriques ou expérimentales sur les polymères conducteurs électronique et leurs applications sera un plus.
• Excellente expression orale et écrite, capacité de compréhension de nouveaux concepts, autonomie et rigueur
• Capacité à travailler en équipe dans le cadre d’un projet multidisciplinaire rassemblant chimistes, physiciens des microsystèmes, spécialistes de la modélisation, chirurgiens et entreprise dans le domaine du biomédical

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Les candidat(e)s devront transmettre un CV, une lettre de motivation, leurs relevés de notes de Master 1 à :

• Cédric Plesse: cedric.plesse@cyu.fr
• Giao Ngyuen: Tran-Minh-Giao.Nguyen@cyu.fr

Synthèse et caractérisation de matériaux organiques multi-redox pour les batteries organiques

Résumé du sujet

Depuis quelques années, on a témoigné d’une explosion dans le développement des voitures électriques (presse, médias, publicités, etc.). Cependant, avec une consommation croissante, nous devront se préparer pour l’épuisement des ressources minérales. En effet, à ce jour, les principaux métaux dans les batteries lithium – ions (lithium, cobalt, manganèse et nickel) sont à très fort taux d’épuisement. Prenons un cas précis du cobalt, la réserve mondiale actuelle est environ 7 millions de tonnes. Sachant que pour remplacer toutes les voitures produites en une année (100 millions) par des voitures électriques (puissance standard de 80 kWh), il faut consommer 3 millions de tonnes de cobalt, soit la moitié de la réserve mondiale et sa réserve naturelle s’épuise rapidement. En absence de batteries de nouvelle génération, le rêve de voiture électrique va toujours rester en plan.

Dans ce contexte, ce projet de stage vise à concevoir des nouvelles familles de molécules organiques et de polymères portant les groupements fonctionnels spécifiques, soi-disant « électro-actifs ». L’intérêt de cette génération de molécules se reposent sur la possibilité de remplacer de la matière inorganique constituants les électrodes de la batterie par de l’oxygène, de l’azote et du carbone. Dans cette direction, le(a) futur(e) stagiaire sera en charge de synthétiser dans un premier temps des monomères bi-rédox portant à la fois un groupement donneur d’électron (D ⇌ Dⁿ⁺ + ne–) et un groupement accepteur d’électron (A + me– ⇌ A^m–). Cette famille de molécule séduisante permettrait de construire par la suite une batterie organique symétrique avec le même matériau actif sur les 2 électrodes. Par conséquent, le mécanisme de fonctionnement ainsi de la procédure de fabrication de dispositif serait simplifié. Dans un second temps, elle/il réalisera des caractérisations thermiques, optiques et électrochimiques des matériaux préparés (en solution ou à l’état solide). Les matériaux les plus prometteurs vont être sélectionnés pour des études plus approfondies en vue d’application en tant qu’électrodes en batteries organiques.

A l’issue de ce stage, le(a) futur(e) stagiaire aura des expériences en (1) synthèse organique/ synthèse de polymère avec les techniques de caractérisation disponible au laboratoire (RMN), Analyse thermogravimétrique (ATG), Calorimétrie différentielle à balayage (DSC), spectroscopies d’absorption et d’émission) ; (2) caractérisation électrochimique (voltammétrie cyclique, voltampérométrie à impulsions différentielle).

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Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV (avec les coordonnées d’une ou deux références), une lettre de motivation, leurs relevés de notes de Master 1 à :

• Thanh-Tuân Bui : tbui@cyu.fr

Synthèse de réseaux métal-organiques (MOF) bidimensionnels (2D) à l’interface air-eau

 

Résumé du sujet

Les réseaux métal-organiques (MOF) sont des matériaux microporeux avec une structure hautement ordonnée composée de cations métalliques et de ligands organiques. Grâce à leur conductivité électronique élevée, ces matériaux peuvent être utlisés dans diverses applications telles que dans les dispositifs nanotechnologiques et la biomédecine.^[1-3] L'approche la plus répandue, connue aujourd'hui pour le dépôt de ces matériaux sur des substrats solides est la technique de trempage couche par couche. Celle-ci consiste en la croissance directe de films MOF par trempage du substrat solide dans le mélange réactionnel conduisant à l'empilement de films dont l'épaisseur peut varier de quelques centaines de nanomètres à de plusieurs micromètres (3D). En revanche, ces assemblages souffrent d'une organisation moins ordonnée, que ce soit entre différentes couches ou sur le plan latéral du film sur des surfaces plus importantes. Une alternative intéressante, peu rapportée dans la littérature pour ces systèmes, est la technique du film de Langmuir permettant un contrôle précis de l'organisation des films en termes d'épaisseur et de densité. Ainsi, ce sujet de stage Master 2 a pour objectif d’élaborer ces films MOF 2D à l’interface air-eau en s’intéressant à l’effet du cation métallique sur l’organisation de l’architecture à la surface de l’eau. Pour cela, une quantité du ligand sera dissoute dans un solvant volatil puis épandue à la surface d’une sousphase aqueuse contenant le cation métallique. Le film de Langmuir ainsi formé sera caractérisé in situ par des mesures thermodynamiques couplées à des observations microscopiques. Dans une seconde phase de stage, des caractérisations de la morphologie et de la conductivité électroniques des MOF 2D seront réalisées après transfert des films de Langmuir sur des substrats solides.

Références :
[1] H. Furukawa, K.E. Cordova, M. O’Keeffe, O.M. Yaghi; Science 341, 974 (2013).[2] P. Horcajada, R. Gref, T.
[2] Baati, P.K. Allan, G. Maurin, P. Couvreur, G. Férey, R.E. Morris, C. Serre ;Chem. Rev. 112, 1232–1268 (2012).[3]
[3] L.E. Kreno, K. Leong, O.K. Farha, M. Allendorf, R.P. Van Duyne, J.T. Hupp; Chem. Rev. 112,1105–1125 (2012).

Profil du candidat

• Master en physique et/ou chimie. Une formation ou expérience dans le domaine des matériaux polymère sera appréciée.
• Un niveau d'anglais correcte sera également apprécié.

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Les candidat(e)s devront transmettre un CV, une lettre de motivation, leurs relevés de notes de Master 1 à :

• Thuan Nguyen Pham Truong: thuan-nguyen.pham-truong@cyu.fr
• Alae El Haitami: alae.el-haitami@cyu.fr

Propriétés de mélange de polymères à l’interface air-eau

Résumé du sujet

Les films minces de polymères sont de plus en plus développés pour diverses applications biomédicales et industrielles telles que dans les capteurs, les dispositifs de stockage et de conversion d'énergie, mais aussi en tant que revêtements pour la protection ou la restauration des surfaces ^[1-5]. Dans de nombreux cas, il est nécessaire de combiner deux ou davantage de polymères pour apporter toutes les propriétés de surface recherchées. Alors que les mélanges 3D de polymères ont été largement étudiés et donnent lieu le plus souvent à une séparation de phase, les propriétés de mélange à 2D restent peu connues. Or le confinement des chaînes de polymères en film mince peut influencer significativement le comportement du mélange ^[6-7].

Ainsi, ce sujet de stage Master 2 a pour objectif d’étudier les propriétés de mélange de polymères à l’interface air-eau sous forme de films ultra-minces dits de Langmuir. Le comportement de mélange de différents couples de polymères sous forme de films de Langmuir sera caractérisé par des mesures thermodynamiques couplées à des observations par une technique de microscopie in situ, la microscopie à l’angle de Brewster (BAM). Les mesures thermodynamiques permettront d’obtenir une première indication sur la nature des interactions entre les deux polymères à l’échelle macroscopique. L’observation par BAM permettra la visualisation directe de la morphologie des films et de déceler d’éventuelles séparations de phase à l’échelle mésoscopique. Ces différentes caractérisations permettront in fine d’établir les diagrammes de phase pression en fonction de la composition pour les différents couples de polymères. Nous devrions ainsi acquérir une compréhension fondamentale du comportement de mélange à 2D en fonction de la composition du mélange, de la pression et des propriétés physico-chimiques des polymères (structure, paramètres de solubilité, masses molaires).

Références :

[1] Ariga, K.; Nishikawa, M.; Mori, T.; Takeya, J.; Shrestha, L.K.; Hill, J.P. Science technology of advanced materials 2019, 20, 51–95.
[2] Rokaya, D.; Srimaneepong, V.; Sapkota, J.; Jiaqian Qin, J.; Siraleartmukul, K. ; Siriwongrungson, V. Journal of Advanced Research 2018, 14, 25–34.
[3] Lee, S.; Kim, H.; Kwon, I.; Lim, J. Energies 2021, 14, 5673.
[4] Zhang, Z.; Dou, Q.; Wang, S.; Hu, D.; Yang, B.; Zhao, Z.; Liu, H.; Dai, Q. Nanoscale 2020, 12, 22787.
[5] Zhao,J.; Ma, L.; Millians, W.; Wu, T.; Ming, W. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 8737–8742.
[6] El Haitami, A. ; Goldmann, M.; Cousin, F.; Dosseh, G.; Cantin, S. Langmuir 2015, 31, 6395–6403.
[7] Vaillard, A.-S.; Haitami, A. E.; Dreier, L. B.; Fontaine, P.; Cousin, F.; Gutfreund, P.; Goldmann, M.; Backus, E. H. G.; Cantin, S. Langmuir 2022, 38, 2538– 2549.

Profil du candidat

• Master en physique et/ou chimie. Une formation ou expérience dans le domaine des matériaux polymère sera appréciée.
• Une moyenne supérieure à 12/20 en M1 est requise.
• Un niveau d’anglais correct sera également apprécié.

Poursuite en thèse

Le sujet proposé pourra être prolongé par une thèse financée par une ANR en collaboration avec l’université de Vienne (Autriche). Le sujet de stage sera alors étendu à la synthèse de réseaux interpénétrés de polymères (RIP) à l’interface eau-air. La synthèse de RIP est la stratégie la plus utilisée dans les matériaux 3D pour réduire significativement la séparation de phase dans les mélanges de polymères. Elle consiste à réticuler les deux polymères l’un en présence de l’autre via deux voies de réticulation différentes. Cette méthode sera appliquée à 2D à l’interface eau-air. Les études thermodynamiques et la morphologie des mélanges sera caractérisée au LPPI tandis que le suivi in situ des réactions sera réalisé par des méthodes spectroscopiques à l’université de Vienne au cours de 3 séjours d’un mois répartis durant les 3 années de thèse.

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Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, une lettre de motivation, leurs relevés de notes de Master 1 à :

• Alae El Haitami: alae.el-haitami@cyu.fr

Développement de nouveaux matériaux d’interface pour de l’imagerie médicale

Résumé du sujet

La société MODULEUS, créée en 2016 au sein du groupe DOLIAM, conçoit et développe des solutions ultrasonores avancées, sur la base de systèmes ultra-compacts et à très faible consommation de puissance, à destination des applications médicales, grand public et industrielles.

Dans le cadre de conception de ces appareils, MODULEUS souhaite développer un matériau spécifique assurant le contact entre la sonde et l’objet à analyser. Or, les matériaux disponibles aujourd’hui sur le marché pouvant assurer cette fonction n’ont pas toutes les caractéristiques physico-chimiques requises. C’est dans ce contexte que MODULEUS s’associe avec le Laboratoire de Physicochimie des Polymères et Interfaces (LPPI) de CY Cergy Paris Université pour élaborer un nouveau matériau pouvant assurer ces fonctions. Pour cela, le LPPI s’appuiera sur ses compétences en design, synthèse et caractérisation de matériaux polymères.

Ce sujet de Master 2 a donc pour but de développer des matériaux dont les caractéristiques acoustiques et mécaniques seront évaluées et comparées à celles des matériaux commerciaux. La composition de ces matériaux sera ensuite optimisée pour répondre au mieux au cahier des charges de MODULEUS. Parallèlement, l’effet des différents paramètres moléculaires sur les propriétés requises sera étudié afin de concevoir au mieux les matériaux de la génération suivante.

Profil du candidat

• Ingénieur et/ou Master 2 en Chimie des Polymères.
• Connaissance générale des méthodes de synthèse de polymérisation et de caractérisation physico-chimique des matériaux polymères

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Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, une lettre de motivation, leurs relevés de notes de Master 1 à :

• Linda Chikh : linda.chikh@cyu.fr
• Odile Fichet : odile.fichet@cyu.fr

Développement de nouveaux polyélectrolytes pour électrolyseur  en milieu alcalin

Résumé du sujet

Les besoins énergétiques actuels nécessitent de trouver une alternative aux énergies fossiles polluantes et, pour atteindre les objectifs de la transition énergétique, l'usage de l'hydrogène apparaît de plus en plus comme l’une des solutions d’avenir. L’électrolyse (dispositif électrochimique séparant l’oxygène et l’hydrogène de l’eau par un courant électrique) est une méthode de production de l’hydrogène mais certains verrous restent à lever comme la stabilité des membranes polymères qui assurent la séparation et le transfert sélectif des ions entre les deux compartiments d’électrolyse. Aujourd’hui, l’amélioration des performances des électrolyseurs nécessite d’identifier et de développer de nouveaux matériaux plus stables dans les conditions de fonctionnement. Ces travaux s’inscrivent dans un projet de grande envergure associant 4 partenaires académiques et 2 partenaires industriels.

Notre objectif de développer un nouveau polymère qui conférera une conductivité et une sélectivité ionique élevées à la membrane dans laquelle il sera introduit et qui, elle, présentera une excellente stabilité thermique et mécanique ainsi qu’une faible perméabilité aux gaz (H2 et O2). Ces différentes caractéristiques (physico-chimiques, mécaniques, électrochimiques, stabilité chimique en milieu alcalin) seront systématiquement évaluées et les choix de synthèses modifiés en conséquence.

Profil du candidat

• Ingénieur et/ou Master 2 en Chimie des Polymères.
• Connaissance générale des méthodes de synthèse de polymérisation et de caractérisation physico-chimique des matériaux polymères

Contact

Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, une lettre de motivation à :

• Linda Chikh : linda.chikh@cyu.fr
• Thi Khanh Ly Ngyuen: thi-khanh-ly.ngyuen@cyu.fr
• Mohamed Mallouki: mohamed.mallouki@cyu.fr

Cartographie de la conductivité électronique à l’échelle nanométrique de films ultraminces à base de poly(3-alkylthiophènes) : relation entre la structure, la morphologie et les propriétés conductrices

Résumé du sujet

Les poly(3-alkylthiophènes) (P3AnT, n : longueur de la chaine alkyle latérale) régio-réguliers sont des polymères conducteurs rigides largement utilisés dans l’élaboration de différents dispositifs tels que les transistors à effet de champ ou les cellules photovoltaïques, ou encore comme revêtements de surface pour moduler le mouillage ou pour des applications en biologie en raison de leur biocompatibilité^{[1, 2, 3, 4]}. Les films à base de ces polymères ont une conductivité électronique intéressante à l'état neutre mais elle peut être significativement améliorée après dopage (de quelques 10-5 S/cm à quelques 10-1 S/cm)^[5,6]. Les performances des dispositifs dépendent fortement de l’arrangement du polymère. Les interactions π- π entre chaînes conduisent à la formation de films minces semi-cristallins à température ambiante au sein desquels le polymère a tendance à s’organiser sous forme de nanofibres. Néanmoins le degré d’organisation dépend fortement des conditions de mise en œuvre (méthode de dépôt, solvant, concentration…). Ainsi il est important d’utiliser des techniques de dépôt de films permettant de contrôler l’organisation des chaines. La méthode de Langmuir-Schaefer (LS) consiste ainsi à transférer sur un substrat solide un film d’épaisseur monomoléculaire pré-organisé à l’interface air-eau. Elle peut fournir une voie alternative intéressante au dépôt par spin-coating ou dropcasting généralement utilisé pour l’élaboration de dispositifs. Une étude préliminaire de ces systèmes in situ à l’interface air-eau par diffraction et réflectivité des rayons X a montré que les films forment des bicouches ordonnées dans le plan de l'interface air-eau. L’organisation dépend de la longueur de la chaîne alkyle des P3AnT, et lorsqu’elle est courte (n≤6), des distances caractéristiques des interactions π-π entre chaines polymères adjacentes sont mises en évidence, comme dans les films épais de P3AnT. Ainsi, l’objectif de ce stage est de cartographier simultanément la topographie et la conductivité électronique à l’échelle nanométrique de films LS de P3AnT par microscopie à force atomique à pointe conductrice (C-AFM) sous atmosphère contrôlée^[7]. L’influence de l’état de dopage (dopé ou non dopé) sera étudié pour différents P3AnT (n = 4; 6 ; 10) mais aussi pour un P3AnT dont l’extrémité CH3 de la chaine alkyle est remplacée par un groupement hydrophile COOK. Le dopage des films sera effectué soit in situ à l’interface air-eau, soit ex situ, en utilisant le 2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (F4TCNQ). Dans le premier cas, un mélange de P3AT/F4TCQ sera épandu à la surface de l’eau puis le film sera transféré par la méthode LS sur un substrat solide, alors que dans le deuxième cas, le film LS 2 de P3AnT sera immergé pendant quelques minutes dans une solution de F4TCNQ. L’influence de la concentration en F4TCNQ sera également étudiée. Les propriétés conductrices seront également comparées à celles obtenues avec un dopage ex situ dans une solution de FeCl3. Enfin, le dédopage naturel des films en fonction du temps sera également caractérisé. Les résultats seront corrélés à ceux précédemment obtenus par diffusion des rayons X afin de mieux comprendre les relations structure-morphologie-conductivité électronique de ces films ultraminces de P3AnT en fonction de la longueur de la chaine alkyle.

Références :

[1] X. Ji, A. El Haitami, F. Sorba, S. Rosset, G. T.M. Nguyen, C. Plesse, F. Vidal , H. R. Shea, S. Cantin; Sensors Actuators B Chem 261, 135–143 (2018).
[2] S. Oh, M. Yang, J. Bouffard, S. Hong, S.-J. Park; ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 12865–12871 (2017).
[3] K. S. Ahn, H. Jo, J. B. Kim, I. Seo, H. H. Lee, D. R. Lee; ACS Appl. Mater. Interfaces 12, 1142–1150 (2020).
[4] V. V. Korolkov, A. Summerfield, A. Murphy, D. B. Amabilino, K. Watanabe, T. Taniguchi, P. H. Beton; Nature Com. 10, 1537 (2019).
[5] S. Zhang, H. Yan, J.-M. Yeh, X. Shi, P. Zhang; Macromol. Biosci. 19, 1900147 (2019).
[6] L. Wu, H. Li, H. Chai, Q. Xu, Y. Chen, L. Chen ; ACS Appl. Electron. Mater.3, 1252−1259 (2021).
[7] J. C. Byers, P. Tamiasso-Martinhon, C. Deslouis, A. Pailleret, O.A. Semenikhin, J. Phys. Chem. C, 114, 18474-18480, (2010). 

Encadrants :
Sophie CANTIN (LPPI, CY Cergy Paris Université);
Alain PAILLERET (LISE, CNRS - Sorbonne Université) ;
Alae EL HAITAMI (LPPI, CY Cergy Paris Université) 

Profil du candidat

Master 2 en physique et/ou chimie. Une formation ou expérience dans le domaine des matériaux polymère sera appréciée. Une bonne capacité d’organisation est requise car le stage se déroulera sur deux sites, au LPPI pour la préparation des films et au LISE pour les caractérisations par C-AFM. 

Contact

Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, une lettre de motivation, leurs relevés de notes de Master 1 à :

• Alae El Haitami: alae.el-haitami@cyu.fr
• Sophie Cantin: sophie.cantin-riviere@cyu.fr
• Alain Pailleret: alain.pailleret@upmc

Stage de Master 2 ou stage ingénieur (6 mois): ionogels pour les textiles électrostimulables

Résumé du sujet

Le développement de ionogels robustes, étirables et présentant une conductivité ionique élevée est d’une importance majeure pour le récent domaine des textiles électrostimulables. Les ionogels constituent la classe la plus récente de gels conducteurs ioniques et sont constitués d’un réseau de polymère gonflé d’un liquide ionique. En développant des ionogels robustes et présentant une conductivité ionique élevée et en les utilisant en tant que revêtement de fibres textiles électroactives, il devient en effet envisageable de réaliser des textiles électrostimulables capables de se contracter comme des muscles artificiels sous stimulation électrique.
Le projet européen WEAFING vise à développer de tels textiles pour des applications dans le domaine de l’haptique, c’est-à-dire stimulant le sens du toucher.
Dans ce cadre de ce projet, le LPPI a développé plusieurs générations de ionogels robustes, hautement conducteurs ioniques et photopolymérisables sur fibre textile, permettant de valider la preuve de concept de textile électromécaniquement actifs (Figure 1). 

Parmi les différentes générations de ionogels développés, ceux à base de réseaux photopolymérisés à base de polyacrylate et de liquides ioniques non toxiques sont les plus prometteurs. Cependant, suite à cette preuve de concept, la formulation de ces ionogels doit maintenant être adaptée pour répondre aux contraintes de production employées par les partenaires du projet WEAFING pour recouvrir d’importantes longueurs de fibres électroactives et transposer ces dispositifs vers des textiles fonctionnels.
Dans le cadre d’un stage de 6 mois, la synthèse et la caractérisation physico-chimique de ionogels robustes, étirables, présentant une conductivité ionique élevée et compatibles avec un dépôt sur fibre textile électroactive seront réalisées. Le choix des partenaires polymères et des liquides ioniques biocompatibles se fera à partir d’expériences précédemment réalisées au laboratoire mais également à partir d’un travail bibliographique préalable. Les polymères, précurseurs et matériaux résultants seront caractérisés selon diverses techniques (RMN, IR, DMA, conductivité ionique, propriétés mécaniques,…). Le sujet proposé impliquera de travailler dans un environnement de recherche multi-disciplinaire et international en participant aux réunions et aux interactions avec les différents partenaires de ce projet européen, principalement avec ceux responsables de l’élaboration des fibres électroactives (Université de Linkoping, Suède) et des textiles intelligents (Université de Boras, Suède)

Profil du candidat

• Ingénieur de 3ème année ou Master 2 avec une spécialité en chimie des polymères.
• Excellente expression orale et écrite, capacité de compréhension de nouveaux concepts, autonomie et rigueur
• Capacité à travailler en équipe dans le cadre d’un projet multidisciplinaire rassemblant chimistes, physiciens, spécialistes des textiles et spécialistes de l’haptique
• Anglais professionnel courant pour pouvoir échanger avec les différents partenaires impliqués

Contact

Les candidat(e)s devront transmettre un CV, une lettre de motivation à :

• Cédric Plesse: cedric.plesse@cyu.fr
• Giao Nguyen: Tran-Minh-Giao.Nguyen@cyu.fr
• Cedric Vancaeyzeele: cedric.vancaeyzeele@cyu.fr

Mousses électrostimulables pour la culture cellulaire 4D

Résumé du sujet

Laboratoires: LPPI (département chimie) ERRMECe (département biologie)

Ce sujet de stage de Master 2 (6 mois) vise à développer des matrices tridimensionnelles de type mousse, poreuses et électroactives, servant de microenvironnement artificiel permettant la culture et la stimulation électrique/mécanique in vitro de cellules biologiques. Un des objectifs est de pouvoir mimer à terme les microtissus cardiaques. Ce sujet de master s’inscrit dans le cadre d’un projet soutenu par CY Initiative (post-doc A. Ferrández-Montero 2019-21) et le DIM Respore (thèse F. Hahn en cours).
La preuve de concept d’une telle approche a été réalisée par la conception d’un Poly(HIPE) microporeux 3D, souple et électro-mécaniquement actif.^[1] Il a été obtenu avec succès à partir de la photopolymérisation de monomères diacrylate et trithiol dans un réseau de polythioéther (PTE) dans une émulsion à haute teneur en phase interne (HIPE) (figure 1a), suivie d'une fonctionnalisation avec un polymère conducteur (PEDOT) (figure 1b). Cette structure poreuse polyHIPE-PEDOT est conductrice, électrostimulable après immersion dans un électrolyte physiologique (lien video), et stérilisable en autoclave. Elle ne présente pas de cytotoxicité et sa porosité (pores : 50µm, interconnectant trous : 10 µm) est adaptée à l'adhésion et à la colonisation cellulaire dans le volume (figure 1c).

Le sujet de stage porte sur le développement d’une famille de matériaux différents, à base de mousses microporeuses, hautement conductrice et électroactives à partir d’une suspension colloïdale aqueuse commerciale de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) :(polystyrène sulfonate) (PEDOT :PSS) obtenue par lyophilisation en s’inspirant d’une stratégie développée par Barpuzary et al.^[2] Le travail consistera dans un premier temps à effectuer une étude bibliographique sur la synthèse de ce type de structure et sur les différentes approches qui permettraient de les stabiliser en milieu de culture biologique. Les mousses seront ensuite synthétisées et caractérisées d’un point de vue structurel (microscopie électronique), dynamique (microscopie confocale) et physicochimiques (conductivité, propriétés mécaniques, électroactivité). Enfin, en fonction du temps disponible, la stérilisation et la stimulation de ces structures pourront être explorées.

Références :
[1] A. Ferrández-Montero, B. Carlier, R. Agniel, J. Leroy-Dudal, C. Vancaeyzeele and C. Plesse, J. Mater. Chem. C, 2021, 9, 12388– 12398.
[2] D. Barpuzary, H. Ham, D. Park, K. Kim and M. J. Park, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021, 13, 50381–50391

Profil du candidat

Le ou la candidat(e) doit être en Master 2 et présenter une forte motivation et une bonne formation en polymère ou biomatériaux. Des notions théoriques et une première expérience en imagerie (microscopie électronique/optique, analyse d'images) seraient un plus. Ces travaux étant réalisés en étroite collaboration entre deux laboratoires (LPPI pour la partie chimie des polymères et ERRMECe pour la partie biologie) en forte interaction avec la doctorante F. Hahn, le ou la candidat(e) devra présenter une bonne aptitude à communiquer à l’écrit et à l’oral en anglais.

Contact

Les candidat(e)s devront transmettre un CV, une lettre de motivation dans un unique fichier pdf (au nom du candidat) :

• Cédric Plesse: cedric.plesse@cyu.fr
• Cédric Vancaeyzeele:cedric.vancaeyzeele@cyu.fr
•  Remy Agniel: remy.agniel@cyu.fr
• Johanne Leroy Dudal: johanne.leroy-dudal@cyu.fr