Les polymères naturels issus de la biomasse, qu'ils soient semi-cristallins (cellulose, chitine, soie, …) ou non (polysaccharides marins, bactériens, …) sont une ressource quasi-inépuisable, renouvelable et propre à la conception de matériaux aux propriétés mécaniques et/ou biologiques améliorées. Les applications de ces polymères fonctionnalisés et/ou réticulés sont versatiles :
1. formation de gels leurres des milieux biologiques,
2. remplacement de polymères synthétiques (plastiques),
3. plateformes d'adsorption adaptées aux polluants éternels (médicaments, pesticides, …).
Les polymères naturels semi-cristallins présentent un haut degré de cristallinité associé à un important réseau de liaisons hydrogène leur conférant un caractère récalcitrant à leur solubilisation et traitement dans de nombreux solvants conventionnels. Les procédés de dissolution et (ré)-génération de polymères utilisés industriellement ne sont pas respectueux de l'environnement, mais l'utilisation de solvants verts tels les liquides ioniques ou les solvants eutectiques profonds permettrait de rendre le processus propre. Bien que le nombre de ces solvants disponibles soit très important, voire théoriquement infini, pour l'instant peu se sont montrés capables de dissoudre puis (ré)-générer efficacement tout type de polymère, étape cruciale pour l'obtention de nouveaux matériaux originaux.
Ce projet de thèse propose une approche conjointe de méthodes expérimentales et de chimie computationnelle pour l'étude de la dissolution puis (ré)-génération de biopolymères ad hoc dans de nombreux solvants verts seul et en mélange dans l'optique de comprendre au niveau moléculaire les mécanismes de dégradation puis de réticulation des fragments polymères par les entités constitutives des solvants. Ce travail se divise en plusieurs étapes :
1. extraction/dissolution des polymères semi-cristallins de la biomasse dans des liquides ioniques et des eutectiques profonds,
2. régénération du matériau pur sous forme de film/matrice/gel.
3. génération de matériaux hybrides (sous forme de film/matrice/gel).
L'objectif du projet de thèse est de produire pour chacune de ces étapes de travail, par des simulations de dynamique moléculaire, des jeux de données permettant d'alimenter des méthodes d'apprentissage automatique afin d'être en mesure de prédire :
1. les compositions de solvants capables de dissoudre puis régénérer efficacement un biopolymère et
2. les compositions et tailles de biopolymères hybrides présentant des propriétés ad hoc.
Début de la thèse : 01/10/2025
Funding category : Financement d'une collectivité locale ou territoriale
Le candidat recherché, issu d'une formation en chimie ou en physique, devra avoir des compétences en chimie théorique et informatique (calculs de chimie quantique, dynamique moléculaire). Un stage en chimie théorique en M2 serait un plus. Une bonne connaissance de l'informatique scientifique dans un environnement Linux et des compétences en programmation (python) seront très appréciées. Il est à noter que le candidat sera en charge des développements et des analyses informatiques (programmation, modélisation) et sera également chargé, dans une moindre mesure, de la collecte de données expérimentales. Dans cette optique, des connaissances en chimie organique expérimentale seraient appréciées. Les candidats retenus doivent posséder un diplôme de Master (ou équivalent) en chimie ou en physique et avoir un niveau d'anglais intermédiaire. Une connaissance ou une expérience en chimie computationnelle, modélisation moléculaire et/ou programmation informatique est fortement souhaitable.
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