Nouveaux photocatalyseurs redox basés sur la connexion moléculaire de Quantum dots avec des nan[...]

Résumé du projet

Ce projet de thèse, mené conjointement au CEA (Dr Vincent Maurel) et à l'Institut Néel (Dr Fabien Dubois), utilisera les résultats d'un précédent projet dédié à la synthèse de systèmes hybrides photocatalytiques associant quantum dots et nanoparticules d'or par des liens covalents. Mettant à profit cette expertise, la thèse proposée vise à mettre au point de nouvelles structures hybrides associant quantum dots (QD) et nanoparticules de ZnO par des ligands moléculaires en vue de contrôler le transfert d'électrons photoinduits et ainsi d'augmenter les performances photocatalytiques de ces systèmes. L'objectif scientifique de cette thèse est d'améliorer l'efficacité de la séparation des charges dans les quantum dots pour promouvoir la photocatalyse redox de réactions de formation de liaisons C‑C.

Project Overview

This PhD project, carried out under a joint supervision between CEA (Dr Vincent Maurel) and the Néel Institute (Dr Fabien Dubois), builds on a previous ANR‑funded collaboration dedicated to the synthesis of photocatalytic hybrid systems based on quantum dots covalently linked to gold nanoparticles. Extending this expertise, the thesis aims to design new hybrid nanostructures composed of quantum dots (QDs) linked to ZnO nanoparticles through molecular ligands, in order to control photoinduced electron transfer and enhance photocatalytic performance. The scientific objective is to improve charge‑separation efficiency in semiconductor nanomaterials in order to advance redox photocatalysis for C–C bond‑forming transformations.

Project Phases

The first phase will focus on the controlled synthesis and surface engineering of quantum dots and ZnO nanoparticles. Hybrid assemblies will initially be generated via bifunctional linkers, before implementing a more selective CuAAC click‑chemistry strategy to create structurally defined QD–ClickLigand–ZnO architectures with tunable interparticle electronic coupling.

A comprehensive spectroscopic program (steady‑state and time‑resolved fluorescence and in‑situ EPR) will then be carried out to monitor electron transfer within these systems. The co‑tutelle structure provides access to complementary high‑level platforms—optical spectroscopy at the Néel Institute and advanced photo‑EPR capabilities at CEA—to correlate nanoscale structure, ligand chemistry, and electron‑transfer efficiency.

In the final stage, the photocatalytic performance of the optimized QD–ZnO hybrids will be evaluated in benchmark photoredox C–C bond‑forming reactions, from radical α‑vinylation of arylamines to the construction of bicyclic tropane derivatives. The overarching objective is to overcome the limitations of isolated QDs, thereby demonstrating the potential of hybrid systems as next‑generation photocatalysts.

Qualifications & Experience

• M2 en nanosciences, nanochimie, nanophysique ou chimie physique.
• Une première expérience dans la synthèse de nanoparticules colloidales serait appréciée.
• La pratique des spectroscopies optiques ou de la microscopie électronique ou de la résonance paramagnétique électronique serait un plus mais n'est pas nécessaire pour aborder le sujet.
• Master diploma in nanosciences, nanochemistry, nanophysics or physical chemistry.
• Experience in the synthesis of colloidal nanoparticles would be appreciated.
• Experience in optical spectroscopy, microscopy or EPR (electron paramagnetic resonance) would help, but is not required to start in this project.

Administrative Details

Début de la thèse : 01/10/2026

Funding category: Contrat doctoral

Concours pour contrat doctoral