Post-doctorant (H/F) en enrichissement isotopique et RMN du solide : vers l’étude de MOFs pour la capta

Missions :
Avec l'augmentation de la concentration de CO2 dans l'atmosphère, le besoin de développer des matériaux pour piéger ce gaz de manière efficace et durable est urgent. Ceci fait l'objet de recherches actives sur le plan international, et une grande diversité de composés sont étudiés, parmi lesquels des matériaux poreux comme les zéolites et les MOFs (Metal Organic Frameworks). Cependant, très souvent, le mode exact d'incorporation du CO2 au sein de ces matériaux est encore incertain : physi- ou chimi-sorption, formation de carbonates (CO32-) et/ou de bicarbonates (HCO3-) dans les pores, mobilité locale du CO2 ou des (bi)carbonates piégé(s), réactivité en présence d'eau.
Répondre à ces questions et cerner les détails de la réactivité du CO2 au sein de ces composés constitue un défi de taille.
Parmi les outils analytiques capables de renseigner sur l'environnement du CO2 à l'échelle atomique, il y a la résonance magnétique nucléaire (RMN). Récemment, il a été démontré que la RMN de l'oxygène-17 peut permettre d'étudier le voisinage du CO2 dans les matériaux poreux. Cependant, ces travaux ont aussi souligné les difficultés intrinsèques liées à l'interprétation des spectres. L'objectif de ce post-doc sera donc
1- de synthétiser des composés cristallisés modèles, de structure connue, contenant des ions carbonate ou bicarbonate, qui seront enrichis en oxygène-17 (car l'abondance naturelle de cet isotope est trop faible pour pouvoir mener des études RMN haute résolution sans enrichissement préalable).
2- de caractériser ces phases carbonates modèles par diffraction des rayons X, spectroscopies vibrationnelles (IR et Raman), spectrométrie de masse, et RMN du solide (13C et 17O).
3- d'étudier, à différentes températures, les signatures RMN 17O (et 13C) des ions carbonates et bicarbonates, pour accéder à des informations sur leur dynamique locale au sein des cristaux, et de faire le lien avec des calculs théoriques (réalisés par des méthodes de fonctionnelle de la densité et/ou dynamique moléculaire.
4- d'utiliser les observations RMN solide faites sur ces matériaux modèles pour interpréter celles observées dans le cas de MOFs piégeant du CO2.
Activités :
- Développement et mise en œuvre d’expériences d’enrichissement isotopique en oxygène-17, en particulier par mécanochimie
- Analyses spectroscopiques de routine (méthodes vibrationnelles, diffraction des rayons X…), et par spectrométrie de masse (pour quantifier le taux d’enrichissement)
- Analyses RMN solide et interprétation des données
- Interaction avec des collaborateurs scientifiques pour confronter les données expérimentales à celles issues de la modélisation des structures par des approches computationnelles
- Contribution aux activités du laboratoire, y compris l’amélioration des protocoles expérimentaux
- Encadrement des doctorants et stagiaires impliqués dans des projets connexes
- Valorisation des résultats sous la forme de
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