Thèse Nanomatériaux Luminescents Hybrides de Classe Ii Stabiliser et Contrôler des Complexes de ChromeIii et de CuivreI au Sein de la Silice H/F - Université Clermont Auvergne

Établissement : Université Clermont Auvergne
École doctorale : Sciences Fondamentales
Laboratoire de recherche : Institut de Chimie de Clermont-Ferrand
Direction de la thèse : FEDERICO CISNETTI ORCID 0000000294464601
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-25T23:59:59Les matériaux luminescents avancés suscitent un intérêt croissant pour des applications telles que le marquage sécurisé, la détection optique, la photonique... Les complexes moléculaires luminescents isolés présentent des propriétés contrôlables par leur synthèse, mais ils souffrent souvent de plusieurs limitations : ils possèdent une stabilité limitée sous stress photonique, sont sensibles au dioxygène, et ils voient leurs performances diminuer en milieu condensé en raison de phénomènes d'agrégation. L'intégration de luminophores au sein de matrices inorganiques constitue une stratégie prometteuse pour améliorer leur robustesse et contrôler leur environnement local.

Cette thèse vise à développer une nouvelle famille de nanomatériaux hybrides luminescents de classe II, reposant sur l'ancrage covalent de complexes métalliques au sein d'une matrice de silice. Cette architecture permet de combiner la robustesse chimique et structurale de la silice avec les propriétés photophysiques de complexes organométalliques ou de coordination.

Le projet se concentre sur deux types de luminophores. Le premier concerne des complexes de chrome(III) présentant une émission dans le proche infrarouge, dont l'efficacité dépend fortement de leur environnement de coordination et de leur protection vis-à-vis de l'oxygène. Leur immobilisation covalente dans une matrice de silice devrait permettre de stabiliser leur émission et d'étudier leur comportement photophysique dans un environnement contrôlé. Le second axe porte sur des complexes de cuivre(I) à base de carbènes N-hétérocycliques, développés au laboratoire et connus pour leur photoluminescence robuste et leur bonne stabilité chimique.

La démarche expérimentale reposera sur la synthèse de complexes fonctionnalisés permettant leur ancrage par chimie « click » dans la matrice de silice. Les nanoparticules hybrides seront élaborées par des approches sol-gel ou de nanostructuration douce permettant de contrôler leur taille et la distribution des luminophores. Les matériaux obtenus seront caractérisés par différentes techniques spectroscopiques, structurales et microscopiques afin de corréler leur organisation avec leurs propriétés optiques.

Les nanoparticules développées seront ensuite évaluées dans différents milieux fonctionnels (par exemple : encres, revêtements ou matrices polymères) afin d'étudier leur stabilité, leur dispersibilité et leurs performances optiques. Ce projet vise ainsi à établir une nouvelle stratégie d'intégration de luminophores moléculaires dans des nanomatériaux hybrides robustes, ouvrant des perspectives pour des applications en marquage sécurisé, photonique et détection optique.

Le contexte scientifique de cette thèse s'inscrit dans le développement de luminophores hybrides intégrant des complexes organométalliques émetteurs. Le projet se situe ainsi à l'interface entre la chimie moléculaire et la chimie des nanomatériaux.

L'intégration de complexes organométalliques luminescents au sein de nanoparticules tout en conservant leurs propriétés de photoluminescence constitue encore un défi scientifique. Les complexes doivent en effet être compatibles avec les conditions de nucléation et de croissance des nanoparticules, tandis que leur insertion dans une matrice inorganique ne doit pas altérer leurs propriétés photophysiques. La maîtrise de ces paramètres est essentielle pour préserver l'efficacité de l'émission et contrôler l'environnement local des centres émissifs.

Cette thèse s'appuie sur deux familles de complexes organométalliques luminescents dont la synthèse et les propriétés sont aujourd'hui bien établies, mais dont l'intégration au sein de nanoparticules reste encore peu explorée. La fonctionnaL'objectif est ainsi de développer des nanomatériaux hybrides permettant d'associer les propriétés optiques de complexes moléculaires à la robustesse structurale d'une matrice inorganique, tout en conservant un contrôle fin de l'environnement des centres luminescents.

Le candidat ou la candidate recherché(e) doit présenter une formation solide en chimie, au niveau Master 2 ou d'ingénieur, avec une spécialisation en chimie inorganique et/ou chimie des matériaux, Une bonne connaissance des méthodes de synthèse de ligands et de complexes métalliques et, de la chimie sol gel ou de la préparation de matériaux hybrides constituera un atout important.
Des compétences en spectroscopie (UV Visible, photoluminescence, IR, RMN), en caractérisation structurale et en analyse des propriétés optiques seront appréciées, de même qu'un intérêt pour la compréhension des relations structure propriété.
Le ou la futur(e) doctorant(e) devra faire preuve de rigueur expérimentale, de curiosité scientifique et d'une forte motivation pour travailler à l'interface entre chimie moléculaire et science des matériaux, ainsi que pour se former dans tous les domaines liés à cette thèse. Les candidatures avec un manque partiel de compétences initiales, mais une motivation avérée seront considérées.
L'envie de s'investir pleinement dans un projet de recherche ambitieux, associant synthèse moléculaire, élaboration de matériaux hybrides et étude de propriétés optiques avancées, est un critère déterminant pour la réussite dans cette thèse.