Topic description
Des travaux de thèse antérieurs ont permis de développer de nouveaux matériaux polymères innovants et fonctionnels, capables de capter des métaux d'intérêt. Ces performances rendent ces matériaux particulièrement prometteurs pour des applications dans les domaines de l'analyse chimique et de la surveillance environnementale, où la récupération et la détection de métaux dits 'critiques' constitue un enjeu majeur. Toutefois, la mise en œuvre de ces matériaux repose sur la polymérisation d'un monomère spécifique développé au cours de ces travaux, dont la synthèse s'avère complexe et coûteuse. Le nombre trop élevé d'étapes de synthèse, associé au coût global du monomère, limite fortement toute perspective de déploiement à grande échelle et constitue un obstacle important à leur utilisation dans des dispositifs opérationnels ou des outils de terrain.
Récemment, un nouveau monomère a été développé afin de lever ces verrous technologiques. Celui-ci présente des avantages significatifs en termes de simplicité de synthèse, de reproductibilité et de réduction des coûts, tout en conservant les propriétés de fonctionnalisation nécessaires à la capture des métaux. Dans ce contexte, l'objectif de ce projet est d'exploiter ce nouveau monomère pour concevoir une nouvelle génération de matériaux polymères fonctionnels, spécifiquement dédiés à des applications environnementales. Ces matériaux seront destinés à être intégrés dans des dispositifs de type « pré-concentrateurs » de métaux, permettant d'améliorer la sensibilité, la fiabilité et la rapidité des méthodes de récupération des métaux dits 'critique'.
Le développement de tels pré-concentrateurs vise notamment la mise au point de méthodes performantes, peu coûteuses et facilement déployables pour la récupération de métaux d'intérêt dans des matrices complexes (eaux naturelles, effluents industriels, sols ou échantillons environnementaux). Différentes stratégies de conception seront explorées afin d'optimiser les performances de capture et de pré-concentration, en particulier à travers le développement de surfaces greffées (copolymères) et de surfaces greffées structurées à l'échelle nanométrique, telles que des nanoparticules fonctionnalisées, ouvrant la voie à des outils innovants adaptés aux exigences actuelles de la surveillance environnementale.
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Previous doctoral research led to the development of innovative and functional polymer materials capable of capturing metals of interest. These performances make such materials particularly promising for applications in chemical analysis and environmental monitoring, where the recovery and detection of so-called “critical” metals represent a major challenge. However, the implementation of these materials relies on the polymerization of a specific monomer developed during this work, whose synthesis is complex and costly. The excessive number of synthetic steps, combined with the overall cost of the monomer, severely limits any prospects for large-scale deployment and constitutes a significant obstacle to their use in operational devices or field-based tools.
Recently, a new monomer has been developed to overcome these technological limitations. This monomer offers significant advantages in terms of synthetic simplicity, reproducibility, and cost reduction, while retaining the functionalization properties required for metal capture. In this context, the objective of this project is to exploit this new monomer to design a new generation of functional polymer materials specifically dedicated to environmental applications. These materials are intended to be integrated into metal “pre-concentrator” devices, enabling improvements in the sensitivity, reliability, and speed of methods for the recovery of so-called “critical” metals.
The development of such pre-concentrators notably aims at establishing efficient, low-cost, and easily deployable methods for the recovery of metals of interest from complex matrices (natural waters, industrial effluents, soils, or environmental samples). Different design strategies will be explored to optimize capture and pre-concentration performance, in particular through the development of grafted surfaces (copolymers) and nanostructured grafted surfaces, such as functionalized nanoparticles, thereby paving the way for innovative tools tailored to current environmental monitoring requirements.
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Début de la thèse : 01/10/
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Contrats ED : Programme blanc GS-Chimie
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