Aller au contenu Aller au menu Aller à la recherche

accès rapides, services personnalisés
FACULTÉ DE CHIMIE
UFR 926

Prix de thèse de la SFC 2014

Le prix de thèse 2014 de la Division Chimie-Physique de la Société Chimique de France a été attribué à Céline Merlet et à Sylvain Clède.

Céline Merlet, ancienne doctorante au laboratoire PHENIX sous la direction de Mathieu Salanne pour ses travaux sur "la modélisation de l’adsorption des ions dans les carbones nanoporeux",a reçu le prix de thèse pour ses travaux sur le développement des systèmes de stockage d’énergie performants qui fait partie intégrante des recherches sur les énergies nouvelles. Parmi ces systèmes de stockage, les batteries et les supercondensateurs sont au premier plan.

Au sein des supercondensateurs carbone-carbone, l’énergie est stockée à l’interface électrode-électrolyte par adsorption réversible des ions. Bien que performants et permettant de développer de grandes puissances, les supercondensateurs présentent une densité d’énergie relativement faible, ce qui limite actuellement leur utilisation. L’augmentation de capacité observée récemment dans les carbones nanoporeux ouvre la voie vers de nouvelles optimisations des supercondensateurs.

Comprendre les mécanismes moléculaires à l’origine de cette super-capacité est une étape nécessaire à la rationalisation des performances observées et à l’amélioration des matériaux d’électrode. Les expériences permettant de sonder les propriétés du liquide au sein de la porosité sont encore rares et la dynamique moléculaire apparaît alors comme une méthode de choix pour étudier les mécanismes de stockage au sein de ces systèmes complexes. Les simulations effectuées au cours de cette thèse présentent certaines particularités comme l’utilisation d’un modèle gros grains pour décrire l’électrolyte, et la représentation réaliste des électrodes grâce à l’inclusion de la conduction électronique et à l’emploi d’une structure désordonnée proche des structures expérimentales.

La détermination de la structure du liquide à l’interface électrode-électrolyte a mis en évidence l’influence du confinement et l’origine de l’augmentation de capacité. Plus précisément, le confinement empêche la formation de couches ioniques successives, présentes dans le cas d’une électrode plane, qui ont tendance à réduire l’efficacité du stockage de charge. Les simulations moléculaires permettent également d’étudier les phénomènes de désolvatation au sein de la structure poreuse du carbone et de corréler l’efficacité du stockage de charge avec le degré de confinement des ions. La dynamique moléculaire fournit ainsi une interprétation microscopique aux observations macroscopiques réalisées sur les supercondensateurs.

 

 

 

 

 

Sylvain Clède, a reçu le prix de thèse pour ses travaux de recherche qui s’inscrivent dans la problématique générale de la détection en biologie.

Le monde vivant est constitué d’une grande diversité de biomolécules qui ont chacune leur réponse à un stimulus extérieur. « Voir » une molécule donnée dans cet environnement complexe suppose

que l’on puisse la distinguer de toutes les biomolécules endogènes. Elle doit donc comporter une signature propre, permettant de l’identifier de façon univoque. Ma thèse a consisté en la mise au point et au développement de sondes présentant des signaux spectroscopiques en dehors de tout signal cellulaire, assurant leur détection explicite. Par greffage à des molécules d’intérêt, ces dernières deviennent détectables sans que leur action biologique intrinsèque ne soit modifiée.

Les métaux carbonyles, de par leurs propriétés vibrationnelle et de luminescence, sont des candidats idéaux pour réaliser une imagerie bimodale cellulaire. Le fil conducteur de ce travail a été la mise au point, l’étude et l’utilisation d’un cœur rhénium tris-carbonyle LRe(CO)3X (L = pyridyl-1,2,3-triazole et X = Cl-) dit SCoMPI pour « Single Core Multimodal Probe for Imaging », combinant les modalités infrarouge (IR) et de luminescence sur une structure moléculaire unique, stable en milieu biologique.

Des cartes IR et de luminescence ont été réalisées sur des cellules incubées avec un dérivé SCoMPI. Leur correspondance a démontré l’intégrité en milieu cellulaire et la pertinence en tant qu’agent bimodal d’une telle unité. Il était alors possible de l’envisager comme une plateforme de spectroscopie corrélative greffable. Une première application à la détection d’un dérivé œstrogénique a mis en évidence tout son potentiel pour le traçage de biomolécules. L’étude approfondie de l’influence de substituants du ligand L sur la pénétration cellulaire de sondes SCoMPI a permis de mieux comprendre les paramètres influant sur leur internalisation. Enfin, le suivi IR/luminescence en temps réel de cette pénétration a montré l’intérêt de ces objets pour l’imagerie de cellules vivantes. Ayant démontré leur utilité au niveau cellulaire, nous avons pu récemment appliquer les sondes SCoMPI à des problématiques de pénétration cutanée.

Parallèlement, nous avons confirmé qu’il est pertinent de considérer des rapports de bandes IR en vue de détecter des organites, sans recours à un marquage exogène. Grâce à ses nombreux atouts (faible énergie mise en jeu, pénétration accrue, signature propre à chaque fonction chimique), la spectroscopie IR est amenée à être davantage utilisée pour la résolution de problématiques biologiques.

Alain Frigara - 30/11/15