Nos tutelles


   

   

nos reseaux sociaux


               

Rechercher




Accueil > Coin des étudiants > Sujets de Thèses

Stabilité thermique et criticalité des microémulsions sans tensioactif sous diverses contraintes en vue de leurs applications en chimie verte.

publié le

Thèse de doctorat financée pour 36 mois, débutant en décembre 2021, Grenoble.

Les MicroEmulsions UltraFlexibles sont une classe de fluides complexes ternaires ou quaternaires qui sont aussi appelés "microémulsions sans tensioactif". Le mélange d’eau, d’une "huile" polaire partiellement miscible (comme l’octanol), et d’un co-solvant à propriété "hydrotrope" (comme typiquement l’éthanol) est représentatif des mélanges que l’on retrouve dans de nombreuses applications importantes, comme par exemple l’extraction liquide-liquide de métaux ou la dépollution. Alors que la structure des solutions dans des conditions thermodynamiques standard a été étudiée en détail, l’objectif de la thèse est de modéliser la dynamique du système ainsi que l’influence de champs externes comme le champ de gravitation.

De telles investigations permettront d’aborder la caractérisation fondamentale de la formation et de la stabilité des (nano)gouttelettes en vue d’établir ou te tester les modèles théoriques manquant ou emmergents dans les sciences colloïdales tel que l’approche iénaïque dans la chimie de séparation. En outre, la mise en évidence de l’effet des interactions moléculaires par substitution chimique (liaison hydrogène, ramification moléculaire, hydrophobie) sur la microstructuration de la solution ou sur le comportement thermique ouvrira de nouvelles possibilités de formulations en vue d’applications pour la chimie verte. Cette étude expérimentale approfondie, menée par le doctorant, de l’effet dit "Ouzo" et "pré-Ouzo" sera abordée par des techniques expérimentales complémentaires permettant de sonder à la fois la structure et la dynamique de ces fluides complexes, résultants des interactions moléculaires.
Tout d’abord, les systèmes seront explorés par la diffusion des rayons X, la diffusion combinée dynamique et statique de la lumière ainsi que la relaxation et la diffusion mesurées par résonance magnétique nucléaire : ces mesures seront effectuées le long de lignes de dilution dans le prisme de phase. Ensuite, des expériences de diffusion des neutrons (NS) seront conçues et réalisées à l’ILL, la diffusion de neutrons etant la seule technique permettant une étude simultanée des propriétés structurales et dynamiques des différentes espèces moléculaires à l’échelle micro-méso-scopique. La diffusion aux petits angles (SANS) et les techniques spectroscopiques (temps de vol et écho de spin des neutrons) seront utilisées.
On cherchera ensuite à quantifier la perturbation de la dynamique introduite par la présence de solutés très peu solubles, connus pour introduire un second point critique dans un diagramme de phase.
Enfin, à proximité du point critique classique dans le coin riche en eau, ainsi qu’à proximité du nouveau point critique d’origine non clarifiée, la criticité induite par centrifugation sera étudiée in situ par diffusion optique et neutronique dans une centrifugeuse jusqu’à 1000g grâce à une nouvelle méthode récemment développée.

Le doctorant sera basé à Grenoble, au Laboratoire LIPhy (campus UGA) et à l’Institut Laue langevin ILL (campus EPN). Le travail étant réalisé en étroite collaboration avec le Laboratoire Léon Brillouin (Saclay) et l’Institut de Chimie Séparative de Marcoule (Laboratoire LTSM), le candidat pourra être amené à se déplacer en divers endroits.
Formation requise : master en chimie-physique ou dans des domaines connexes (de la physique, de la matière molle à la chimie en passant par la science des matériaux et/ou le génie chimique). Le candidat au doctorat doit être un expérimentateur, avec la rigueur requise pour réaliser et analyser les expériences ; des compétences de base en programmation pour la modélisation des données sont souhaitables. Un bon niveau d’anglais est demandé.

[Vert]Date limite de dépôt des candidatures : 15 octobre 2021

Contacts :

Marie Plazanet (LIPhy-UGA, marie.plazanet@univ-grenoble-alpes.fr), directrice de thèse.
Ingo Hoffmann (ILL, hoffmann@ill.fr), co-directeur de thèse.
Christiane Alba-Simionesco (LLB, christiane.alba-simionesco@cea.fr), collaboratrice.
Thomas Zemb (ICSM, thomas.zemb@icsm.fr), collaborateur.

Références :

Smith GD, Donelan CE, Barden RE (1977) J Colloid Interface Sci 60(3):488-496 ;
T. Zemb et al, PNAS (2016) 113, 4260-4265 ;
Lokendra P. Singh, Ahmed Raihane, Christiane Alba-Simionesco et Ranko Richert, J. Chem. Phys. 142, 014501 (2015) ;
M. Spadina, K. Bohinc, T. Zemb et J.-F. Dufreche, ACS Nano 2019, 13, 13745-13758.