Thèse Nanoplaquettes de Séléniure d'Indium Synthèse Structure et Auto-Assemblage H/F - 69

Établissement : ENS de Lyon
École doctorale : Chimie de Lyon
Laboratoire de recherche : LABORATOIRE DE CHIMIE
Direction de la thèse : Benjamin ABÉCASSIS ORCID 0000000216299671
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59

Ce projet de thèse s'inscrit dans le domaine des nanocristaux colloïdaux bidimensionnels et vise à explorer les nanoplaquettes de **séléniure d'indium (InSe)**, un matériau semi-conducteur aux propriétés ferroélectriques prometteuses.

Les nanoplaquettes semi-conductrices sont des objets nanométriques d'épaisseur contrôlée à la monocouche atomique près, dotés de propriétés optoélectroniques remarquables (émission fine, absorption géante, recombinaison radiative ultrarapide). Après des années de recherche centrées sur les chalcogénures de cadmium (toxiques), les composés à base d'indium s'imposent comme alternatives non toxiques. Le groupe du Dr Abécassis a développé une expertise reconnue sur les nanorubans de sulfure d'indium (InS, InS), notamment sur le rôle de l'eau dans la croissance anisotrope et le contrôle de la courbure par les ligands de surface.

La thèse s'organise autour de quatre axes :

1. Synthèse à géométrie contrôlée - développement de voies solvothermales pour obtenir des nanoplaquettes d'InSe de forme et d'épaisseur maîtrisées, avec études des mécanismes de nucléation/croissance par techniques *in situ* au synchrotron (ESRF, SOLEIL) et au laboratoire.

2. Caractérisation structurale - identification des phases cristallines (, , ) et des défauts par diffraction des rayons X et microscopie électronique haute résolution (HR-STEM, HAADF-STEM), en lien avec les propriétés ferroélectriques de la phase .

3. Auto-assemblage en solution - étude de l'organisation en bundles, gels ou phases cristal-liquide en fonction du solvant, de la concentration et des ligands, par SAXS et cryo-TEM.

4. Courbure et chimie de surface - contrôle supramoléculaire de la conformation des nano-objets via l'échange de ligands, et effet sur les propriétés ferroélectriques.

Le(la) candidat(e) devra être titulaire d'un Master 2 en chimie, physico-chimie ou science des matériaux.

Les nanoplaquettes semi-conductrices constituent une classe fascinante de nanocristaux colloïdaux caractérisés par leur morphologie bidimensionnelle et leur épaisseur nanométrique contrôlée à la monocouche atomique près. Cette précision structurale exceptionnelle leur confère des propriétés optoélectroniques remarquables: des raies d'émission extrêmement fines, des coefficients d'absorption géants et des temps de recombinaison radiative ultrarapides. Ces propriétés font des nanoplaquettes des candidates prometteuses pour de nombreuses applications technologiques, notamment en opto-électronique (LED, lasers), en photovoltaïque et en spintronique.

Jusqu'à présent, les recherches se sont principalement concentrées sur les nanoplaquettes de chalcogénures de cadmium (CdSe, CdS, CdTe). Cependant, ces matériaux contiennent des métaux lourds toxiques, ce qui limite leur acceptation pour des applications à grande échelle. Dans ce contexte, les composés à base d'indium apparaissent comme des alternatives prometteuses. Notre groupe a récemment développé une expertise unique sur la synthèse et la caractérisation de nanoplaquettes et nanorubans de sulfure d'indium (InS et InS). Nous avons notamment démontré que l'eau joue un rôle critique dans la croissance anisotrope de nanorubans -InS avec des rapports d'aspect géants pouvant atteindre 1000. Nous avons également montré que la conformation (courbure) de nanorubans InS ultrafins peut être contrôlée finement par la longueur de chaîne des ligands de surface, démontrant l'importance des interactions supramoléculaires à l'interface organique/inorganique.

Ce projet de thèse vise à étendre ces études au séléniure d'indium (InSe), un matériau particulièrement attractif en raison de ses propriétés ferroélectriques potentielles. En effet, certaines phases de InSe présentent une polarisation électrique spontanée à température ambiante, une propriété rare pour un semi-conducteur 2D et qui ouvre des perspectives fascinantes pour la spintronique, les mémoires non-volatiles et l'optoélectronique.