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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-18-0873

DOMAINE DE RECHERCHE
Instrumentation / Sciences pour l'ingénieur
INTITULÉ DU SUJET Français English

Microfluidique et micro-détection RMN pour le suivi en temps réel de réactions chimiques

RÉSUMÉ DU SUJET

Un grand nombre de processus chimiques sont complexes, et nécessitent pour leur optimisation de comprendre les mécanismes réactionnels par l'observation en temps réel des composés intermédiaires et des produits finaux. La RMN peut s'acquitter de cette tâche, mais cela nécessite de prendre en compte plusieurs aspects : pallier le manque de sensibilité intrinsèque à la technique, rapprocher le plus possible la zone de détection du réacteur de synthèse et pouvoir quantifier précisément les données obtenues.

Récemment les chercheurs du LSDRM ont inventé et breveté un dispositif de RMN imprimé en 3D basé sur une mini pompe à bulles associée à de la fluidique et à une micro-détection, installable sur une sonde commerciale à l'intérieur de l'aimant RMN. Une version d'insert branché sur une sonde de micro-imagerie et une version utilisant un couplage inductif entre la micro-bobine et la bobine commerciale (WIFI-NMRS, pour 'Wireless Inductive coupling & Flow for Increased NMR Sensitivity) ont été développées.

Le système permet une amélioration significative du signal RMN pour les noyaux relaxant lentement, puisque les constituants du mélange réactionnel sont situés dans un champ magnétique proche de celui de l'étude RMN, permettant ainsi une pré-polarisation de l'ensemble de la solution. De plus, grâce au mouvement contrôlé du flux, entre deux scans les spins frais remplacent ceux précédemment excités dans la région de détection ; il n'est donc pas nécessaire d'attendre plusieurs fois le temps de relaxation.

L'objectif de cette thèse est de développer un système complet de suivi in situ des synthèses chimiques par RMN afin de fournir aux chimistes organiciens un instrument de mesure indispensable dans leurs activités quotidiennes. L'étudiant s'intéressera d'abord au développement et à l'optimisation d'un dispositif comprenant l'insert micro-RMN situé au niveau de la sonde RMN et constitué d'un circuit microfluidique imprimé en 3D basé sur une mini pompe à bulles et une pompe à seringue programmable, une radiofréquence micro-bobine et le circuit d'accord associé. Dans un deuxième temps, il aura en charge la conception du module complet comprenant, en plus de l'insert micro-RMN et de l'injecteur microfluidique décrits ci-dessus, un réacteur placé au-dessus ou à côté de la bobine de détection. Il/elle participera à la conception de nouvelles séquences RMN permettant de tirer le meilleur profit de ces développements instrumentaux.

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l'Energie
Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LCF)
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2018
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Patrick BERTHAULT  

CEA
DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM
Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique
DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM
Bât.137, Point Courrier #9
CEA - Centre de Saclay
91191 Gif sur Yvette, France

Téléphone : +33 1 69 08 42 45

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Versailles-St-Quentin-en-Yvelines
Interfaces: Approches interdisciplinaires / fondements; applications et innovation
DIRECTEUR DE THÈSE

Patrick BERTHAULT

CEA
DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM
Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique
DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM
Bât.137, Point Courrier #9
CEA - Centre de Saclay
91191 Gif sur Yvette, France