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Domaine Scientifique

A LA POINTE DE LA RECHERCHE NEUTRONIQUE

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SOMMAIRE DES SUJETS DANS LE DOMAINE SCIENTIFIQUE

STAGE (REF. NPP_3) DETERMINATION DU SPIN ET DE LA PARITE DES ETATS NUCLEAIRES AVEC L’INSTRUMENT FIPPS : MESURES DE TEST ET SIMULATIONS

La détection des rayons gamma émis par des états nucléaires excités à l’aide d’un dispositif symétrique de détecteurs germanium, comme celui de l’instrument FIPPS à l’ILL, permet de déterminer le spin et la parité des états à travers des mesures de corrélations angulaires. Cette information est utilisée pour évaluer les modèles théoriques qui décrivent la structure des noyaux. FIPPS est un nouvel instrument à l’ILL dont la première campagne expérimentale a eu lieu au début de 2017. Une étude systématique des données prises avec source radioactive et sous faisceau et des simulations Monte Carlo sont nécessaires pour déterminer les facteurs de correction qui sont à appliquer pour prendre en compte la géométrie et les dimensions finies des détecteurs ainsi que la variation de leur réponse en fonction de l’énergie.

Activités du·de la stagiaire :
Le·La stagiaire apprendra comment mesurer les corrélations angulaires entre rayons gamma coïncidents. Il·Elle analysera les données prises avec source et sous faisceau lors de la première campagne expérimentale de l’instrument FIPPS. Il·Elle fera une étude systématique de ces corrélations en fonction de l’énergie des rayons gamma et développera la partie du code de simulation Monte Carlo destinée à établir les corrections des données expérimentales dues à la géométrie du dispositif.

Niveau d’études souhaité : Bac +3 en physique
Observations : Contrat de stage conventionné de 3 mois maximum.
Merci d’envoyer votre candidature directement à la tutrice du stage : Caterina Michelagnoli, e-mail : michelagnolic(at)ill.fr

STAGE (REF. NPP_4 PROPRIETES DE CROSS-TALK D’UN DETECTEUR « CLOVER » DE L’INSTRUMENT FIPPS

L’étude à haute résolution de la structure nucléaire repose sur la sensibilité des détecteurs germanium. La géométrie coaxiale est généralement utilisée pour la spectrométrie gamma dans les centres de recherche dotés d’accélérateurs ou de faisceaux de neutrons. Les instruments comme FIPPS à l’ILL utilisent 4 détecteurs germanium coaxiaux assemblés en trèfle au sein du même cryostat que l’on appelle un « clover ». L’énergie déposée dans les différents cristaux d’un même clover par des rayons gamma diffusés par effet Compton est sommée à posteriori (add-back) pour reconstruire l’énergie totale des rayons gamma. Cette procédure améliore énormément le rapport signal-sur-bruit et l’efficacité de ces instruments.
Afin d’assurer une bonne résolution et une calibration en énergie adéquate après l’add-back, la présence de l’effet de cross-talk entre les différents détecteurs du même clover doit être prise en compte. A cause de cet effet, quand plusieurs cristaux du même clover sont touchés au même moment, l’énergie totale mesurée dans tous les cristaux est plus petite que l’énergie réelle. Cet effet est le résultat de la présence des signaux transitoires dans les cristaux voisins d’un côté et d’un effet de capacité au niveau de l’électronique de lecture des signaux de l’autre. L’effet du cross-talk doit être corrigé pour garantir la résolution en énergie nécessaire pour des études de spectroscopie gamma. Une étude systématique en fonction de l’énergie des rayons gamma est nécessaire, ainsi qu’une modélisation de cet effet à travers l’analyse des signaux numérisés.

Activités du·de la stagiaire :

Le·La stagiaire analysera des données FIPPS prises avec source radioactive et sous faisceau afin d’étudier le cross-talk des clovers de FIPPS. Il·Elle utilisera des logiciels d’analyse déjà développés pour l’instrument FIPPS et les améliorera sur la base de ses propres études. Il·Elle analysera les signaux bruts afin de modéliser cet effet.

Niveau d’études souhaité : Bac +3 en physique
Observations : Contrat de stage conventionné de 3 mois maximum.
Merci d’envoyer votre candidature directement à la tutrice du stage :Caterina Michelagnoli, email: michelagnolic(at)ill.fr

STAGE (REF. NPP_5) IMAGERIE GAMMA : CARACTERISATION D’UN DETECTEUR GERMANIUM SEGMENTE

L’étude de la structure nucléaire basée sur la spectrométrie gamma, ainsi que nombre de ses applications, reposent sur la connaissance de la position de la source de rayonnement gamma. Avec des détecteurs germanium traditionnels (comme ceux qui composent l’instrument FIPPS à l’ILL), la possibilité de reconstruire la source gamma est limitée par la dimension finie des détecteurs. Une nouvelle génération de système de détection (par exemple AGATA, qui est le résultat d’une collaboration européenne) utilise des détecteurs germanium segmentés et les techniques de reconstruction de la forme d’impulsion sont utilisées pour reconstruire les points d’interaction des rayons gamma dans le Ge avec une précision de l’ordre de 5 mm.
Un de ces détecteurs existe à l’ILL et, une fois mis en service et testé, pourra être utilisé pour reconstruire la position de la source de rayons gamma à FIPPS. Si cette technique fonctionne avec succès, elle offrira la possibilité d’un nouveau système auxiliaire pour FIPPS permettant de réduire sensiblement le bruit de fond gamma (en identifiant les rayons gamma qui ne proviennent pas de la source) et pourra être utilisée dans des applications pour lesquelles la connaissance de la position de la source est nécessaire.

Ce type de détecteur peut aussi être utilisé pour des expériences de diffusion de neutrons. La possibilité de reconstruire la source de rayons gamma permettra de distinguer les neutrons capturés par l’échantillon, qui normalement ne sont pas pris en compte. De plus, le signal gamma donnera des informations sur la composition chimique/isotopique de l’échantillon une fois irradié par le faisceau de neutrons de l’expérience. Une technique similaire, mais avec un unique détecteur Ge, a été déjà utilisée dans des expériences de réflectométrie (D17, Figaro à l’ILL). D’après ces expériences, il est évident que la possibilité de faire une distinction entre les rayons gamma émis par l’échantillon et le bruit de fond augmentera considérablement la sensibilité.

Activités du·de la stagiaire :
Le·La stagiaire se familiarisera avec la technologie des détecteurs germanium segmentés du point de vue fonctionnel et théorique. Il·Elle s’occupera du refroidissement du détecteur et du test des différents canaux électroniques. Il·Elle testera la chaîne électronique pour le traitement des signaux et le stockage des formes d’impulsion brutes. Il·Elle déterminera les propriétés de cross-talk du détecteur et réalisera des analyses de formes d’impulsion sur les données brutes. Il·Elle élaborera son propre code d’imagerie pour la reconstruction de la position de la source.

Niveau d’études souhaité : Bac +3 en physique
Observations : Contrat de stage conventionné de 3 mois maximum
Merci d’envoyer votre candidature directement à la tutrice du stage : Caterina Michelagnoli, email: michelagnolic(at)ill.fr

STAGE (REF. SPECT_1) DIFFUSION D’HYDROGENE DANS DE NOUVEAUX MATERIAUX CATALYTIQUES

L’hydrogène est un transporteur d’énergie important dans le cadre de la production d’énergie sans émission de CO2. Malheureusement, pour initier la réaction de l’hydrogène dans une pile à combustible ou un électrolyseur d’eau il faut utiliser des catalyseurs, qui contiennent généralement des quantités importantes de métaux nobles coûteux comme le platine. Pour diminuer la quantité de platine requise et réduire les coûts des catalyseurs, plusieurs matériaux sont à l’étude et notre groupe, en collaboration avec des groupes de recherche de l’Allemagne, se concentre sur le disulfure de molybdène (MoS2). En fait, le MoS2 est un matériau particulièrement prometteur pour la cathode des électrolyseurs à membrane échangeuse de protons (électrolyse PEM), mais la manière dont l’hydrogène se déplace dans le MoS2 et la localisation de l’activité catalytique dans le matériau ne sont pas claires. Nous avons déjà effectué des expériences de diffraction, de diffusion et de spectroscopie sur ce système et des expériences complémentaires sont prévues pour 2018. Les données obtenues nous ont offert un aperçu de la localisation et du déplacement de l’hydrogène à l’échelle de l’angström jusqu’au micromètre. A partir de ces données et en utilisant la modélisation informatique, nous cherchons à savoir comment les catalyseurs MoS2 peuvent être optimisés.

Activités du·de la stagiaire :
Le·La stagiaire participera à un nouveau projet sur les matériaux catalytiques d’hydrogène, qui a été lancé en collaboration avec des groupes de recherche de l’Allemagne. Le·La stagiaire réalisera des simulations de dynamique moléculaire classiques et des calculs par la théorie de la fonctionnelle de la densité de l’hydrogène dans le MoS2. Il·Elle analysera également les données de spectroscopie neutronique et, à condition que le stage ait lieu en période de fonctionnement du réacteur, aura la possibilité de participer à une expérience de diffusion neutronique. Le stage lui donnera la possibilité de découvrir de l’intérieur les possibilités et les limites des techniques théoriques et expérimentales actuelles pour l’étude des matériaux énergétiques par le biais de l’étude de la dynamique moléculaire.

Mots-clés : énergie ; dynamique moléculaire ; spectroscopie
Niveau d’études souhaité : Bac +3 en chimie ou en physique avec des connaissances en informatique
Observations : Contrat de stage conventionné de 3 mois maximum
Merci d’envoyer votre candidature directement au tuteur du stage :  Peter Fouquet, email: 
fouquet(at)ill.eu

STAGE (RÉF. SPECT_5) ETUDE D’UN SPECTROMETRE A TEMPS DE VOL POUR DES EXPERIENCES SOUS CONDITIONS EXTREMES UTILISANT LES METHODES DE MONTE-CARLO

L’intérêt scientifique croissant pour les propriétés physiques de la matière dans des conditions extrêmes telles que les très hautes pressions et températures exige des outils expérimentaux spécialisés et optimisés. Les spectromètres à temps de vol (ToF, pour « Time-of-Flight » en anglais) sont en principe les instruments de prédilection pour répondre aux intérêts scientifiques et aux normes de qualité exigés pour des expériences sous conditions extrêmes. Cependant, les instruments ToF actuellement disponibles n’ont pas été optimisés pour ce type d’études. Nous prévoyons de réaliser une étude d’un spectromètre ToF hybride, c’est-à-dire un instrument ToF équipé d’un monochromateur et d’un dispositif « hacheur », pour des performances optimales dans des conditions extrêmes et avec de petits échantillons. Cette étude reposera sur les techniques de simulation de Monte-Carlo (McStas) développées et optimisées pour le calcul neutronique par « lancer de rayons ». Les progiciels nécessaires sont disponibles à l’ILL et peuvent être utilisés en mode standard. Le savoir-faire et les composants matériels nécessaires à l’utilisation des progiciels sont présents. Des études d’avant-projet d’un instrument appelé RAMSES (RApid Measurement and Special Environment time-of-flight Spectrometer) ont déjà été réalisées. C’est pourquoi nous pensons qu’il sera possible d’achever les travaux d’optimisation dans un délai de quatre mois, période tout à fait adaptée à un stage étudiant.

Activités du·de la stagiaire :
Les activités du·de la stagiaire consisteront essentiellement à réaliser des simulations informatiques, ainsi que quelques calculs analytiques, pour la conception de l’instrument à temps de vol hybride situé en position finale d’un guide de neutrons froids dédié :
* Définition d’un guide dédié (nouveau H15) pour l’instrument ToF hybride RAMSES III (calculs McStas)
* Optimisation des éléments du guide pour des performances optimales en termes de flux et de divergence (calculs McStas)
* Identification des pièces centrales du spectromètre primaire et de leur géométrie pour des performances optimales en mode de focalisation en temps
* Optimisation des pièces du spectromètre primaire pour des performances optimales lors d’expériences sur des échantillons à l’échelle du mm3.

Mots-clés : simulation informatique ; calcul par « lancer de rayons » ; spectroscopie neutronique
Niveau d’études souhaité : Bac +4 en physique
Observations : Contrat de stage conventionné de 4 mois maximum
Merci d’envoyer votre candidature directement au tuteur du stage : Michael Koza, email: koza(at)ill.fr

STAGE (REF. SPECT_7) EFFET DU DESORDRE CHIMIQUE ET STRUCTUREL SUR LA DYNAMIQUE DES RESEAUX DES CONDUCTEURS IONIQUES DE TYPE BROWNMILLERITE SR1-XCAXFEO2.5 ET SR2SCGAO5. ETUDE AB INITIO

A basse température, les conducteurs ioniques d’oxygène sont des matériaux qui présentent un intérêt majeur pour de nombreuses applications, comme les piles à combustible, les électrodes de batteries et les capteurs. La découverte de l’intercalation réversible de l’oxygène dans des structures de type Brownmillerite jusqu’à des températures modérées est jugée d’une importance primordiale. Cela dit, le SrFeO2.5 s’est avéré être un bon conducteur jusqu’à la température ambiante, alors que le matériau CaFeO2.5 isostructurel conduit l’oxygène uniquement à température élevée (au-delà de 1 000 K). Des études de diffusion inélastique des neutrons (INS) sur des solutions solides de Sr1-xCaxFeO2.5 (désordre chimique) ont révélé des différences remarquables dans la partie à basse énergie de la densité d’états vibrationnelle. En même temps, les spectres Raman sur les compositions d’extrémité sont également radicalement différents. De même, Sr2ScGaO5 présente une bonne conduction ionique à température modérée, mais la structure de type Brownmillerite, avec des sites Sc, Ga vacants ordonnés, et la structure cubique, avec des sites Sc, Ga vacants aléatoires, présentent des différences concernant la température de départ de la conduction et le mécanisme de conduction. Cela se reflète à nouveau dans la différence observée dans la partie à basse énergie de la densité d’états vibrationnelle et dans les spectres Raman.
Pour comprendre l’origine microscopique de ces différences, des calculs de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) détaillés sur plusieurs solutions solides de Sr1-xCaxFeO2.5 et des supercellules vacantes aléatoires de Sr2ScGaO5 sont nécessaires. Les expériences nous permettront de valider les calculs et les calculs pourront alors être utilisés pour mieux comprendre les propriétés de la matière.
Les résultats mettront en lumière la manière dont le désordre chimique ou structurel (autre que l’oxygène) affecte les propriétés de conduction ionique de ce matériau, ce qui nous permettra de mieux comprendre les facteurs qui favorisent ou gênent la conduction ionique.

Activités du·de la stagiaire :

Le·La stagiaire réalisera des simulations de niveau avancé (solutions solides et supercellules vacantes aléatoires) avec le code CRYSTAL, extraira les propriétés électroniques et vibrationnelles utiles (structure de bande, densité d’états vibrationnelle, spectres Raman), comparera les données obtenues avec les données expérimentales existantes et interprètera les résultats de manière critique. Il·Elle mettra en corrélation toutes les données expérimentales et simulées pour établir les tendances des propriétés électroniques/vibrationnelles. Si les résultats de ces travaux s’avèrent intéressants, le·la stagiaire participera activement à la rédaction d’articles.

Mots-clés :
conducteurs ioniques ; désordre chimique ou structurel ; simulations ab initio ; comparaison avec les spectres DIN et Raman
Niveau d’études souhaité : Bac +5 en physique ou en chimie théorique
Observations : Contrat de stage conventionné de 5 mois maximum
Merci d’envoyer votre candidature directement au tuteur du stage :Andrea Piovano, email: piovano(at)ill.fr

STAGE (REF. SPECT_8) ENERGIE D’ADSORPTION ET GEOMETRIE DU DIHYDROGENE SUR UN CADRE ORGANOMETALLIQUE UIO-67 PT-SUBSTITUE

Les matériaux microporeux se sont avérés être des matériaux très intéressants pour les applications industrielles comme la pétrochimie, la catalyse, la séparation sélective et le stockage de gaz. A cet égard, les cadres organométalliques (MOF) ouvrent de nouvelles opportunités pour la conception de la forme géométrique et des propriétés chimiques de la surface intérieure, permettant des porosités et des superficies très élevées. De plus, ils sont en principe capables d’offrir de nouvelles fonctionnalités, potentiellement exploitables pour un certain nombre d’applications en catalyse, comme les capteurs, en séparation et/ou stockage des gaz.
La synthèse d’un cadre organométallique UiO-67 Pt-fonctionnalisé crée des espèces métalliques exposées à partir de la fonctionnalisation de PtC12 qui sont reconnues comme permettant d’améliorer les propriétés d’adsorption pendant le dosage de gaz. C’est pourquoi l’évolution de la transition rotationnelle des molécules de H2 (15 meV) pendant l’absorption d’hydrogène a été étudiée à l’aide de la diffusion inélastique de neutrons jusqu’à 25 bars de pression.
Des simulations de l’UiO-67 nu ont été réalisées et le rapprochement avec la densité d’états vibrationnelle expérimentale est remarquable, ouvrant la voie à une étude fiable et détaillée de l’adsorption de H2 sur les différents sites d’adsorption. Le calcul des énergies d’adsorption et des géométries permettra d’affecter avec cohérence les caractéristiques détectées pendant l’expérience de diffusion inélastique de neutrons.

Activités du·de la stagiaire :
Le·La stagiaire réalisera des simulations de niveau avancé (adsorption de molécules sur les surfaces) avec le code CRYSTAL, extraira les propriétés électroniques et vibrationnelles utiles (structure de bande, densité d’états vibrationnelle, spectres Raman, énergies d’adsorption), comparera les données obtenues avec les données expérimentales existantes et interprètera les résultats de manière critique. Si les résultats de ces travaux s’avèrent intéressants, le·la stagiaire participera activement à la rédaction d’articles.

Mots-clés : cadre organométallique ; UiO-67 ; adsorption de H2 ; simulations ab initio ; comparaison avec les spectres de diffusion inélastique de neutrons
Niveau d’études souhaité : Bac +5 en physique ou en chimie théorique
Observations : Contrat de stage conventionné de 3 mois maximum
Merci d’envoyer votre candidature directement au tuteur du stage : Andrea Piovano, email: piovano(at)ill.fr

STAGE (RÉF. SMSS_3) FAIRE LA LUMIERE SUR LE PAYSAGE ENERGETIQUE ETRANGE DE L’AUTO-ASSEMBLAGE DES TENSIOACTIFS

Un grand nombre des avancées formidables réalisées ces 20 dernières années dans le domaine des nanotechnologies douces, allant de l’administration de médicaments à l’extraction de pétrole, peuvent être attribuées à une combinaison de deux facteurs : les progrès dans la synthèse chimique de macromolécules et, peut-être plus important encore, une meilleure compréhension de la relation structure-fonction dans les matériaux auto-assemblés. Cette compréhension nous donne le pouvoir de concevoir des éléments de bases capables d’auto-assemblage et de contrôler la morphologie de ces assemblages à l’échelle nanométrique. Cela peut être illustré par l’exemple intéressant du tensioactif AKYPO 45CA (polyoxyethylene lauryl ether carboxylic acid ), qui est constitué de composants hydrophobes, hydrophiles et ioniques. Cette structure donne lieu à une large gamme d’agrégats auto-assemblés de manière spontanée en solution, allant des grandes vésicules et des disques fins aux micelles ellipsoïdales plus petites où la géométrie dépend du degré d’ionisation du groupe de tête, qui peut être contrôlé en ajustant le pH de la solution. Au cours d’une récente expérience de diffusion de neutrons aux petits angles (SANS) pour étudier la dépendance au pH des structures auto-assemblées, il a été observé que la forme des agrégats dépendait également du taux d’addition et de la concentration du NaOH utilisés pour ajuster le pH de la solution. Ce résultat est très surprenant : étant donné que les structures auto-assemblées sont dynamiques et que la cinétique d’échange est rapide, la présence de plusieurs états finaux indiquerait un paysage d’énergie libre complexe avec des minimas locaux profonds. Pour une molécule aussi ostensiblement simple, ce comportement complexe ne peut être expliqué de manière simple avec les modèles disponibles actuellement. Ce projet a donc pour objet de déterminer comment les conditions de préparation affectent l’auto-assemblage. Cela sera fait en observant le comportement des phases dans diverses conditions de préparation et en comparant le comportement d’un tensioactif du commerce avec celui d’un tensioactif purifié avec un nombre connu d’unités d’oxyde d’éthylène. Avec des données suffisantes, nous espérons pouvoir mettre la lumière sur ce paysage énergétique complexe.

Activités du·de la stagiaire :
Les activités du·de la stagiaire seront menées selon deux axes. La tâche principale consistera à explorer l’ensemble des paramètres, comprenant les concentrations des bases, les taux d’addition des bases, les concentrations de sel et la température, pour déterminer l’effet de chaque paramètre sur le comportement d’auto-assemblage du tensioactif. Cela sera effectué principalement à partir de mesures de turbidité et de diffusion de la lumière et, si l’occasion se présente, par la diffusion de rayons X et de neutrons aux petits angles. Le second axe d’investigation consistera à purifier le tensioactif par distillation, fractionnement ou chromatographie d’exclusion de taille et à répéter certaines expériences d’auto-assemblage afin de déterminer les origines du comportement anormal observé. Le·La stagiaire acquerra une certaine expérience concernant l’auto-assemblage en solution et apprendra à réaliser des expériences de diffusion statique et dynamique de la lumière (respectivement SLS et DLS) et de diffusion aux petits angles. Il·Elle apprendra également à analyser et interpréter les données expérimentales, qui seront ensuite utilisées pour déterminer l’orientation du projet.

Niveau d’études souhaité :
Bac +2 en chimie ou chimie physique 
Observations : Contrat de stage conventionné de 3 mois maximum
Merci d’envoyer votre candidature directement au tuteur du stage : Dominic Hayward, email:  hayward @ill.eu

STAGE (REF. LSS_1) REGULATION DE LA DIGESTION DES GRAISSES PAR LA FORMULATION D'EMULSIONS LIPIDIQUES

Au cours des dernières années, les changements de mode de vie et d’habitudes alimentaires ont conduit à l’augmentation du taux d’obésité. C’est pourquoi, la consommation de graisses alimentaires (lipides) et ses effets sur la santé constituent désormais un enjeu majeur de santé publique. Contrôler la digestion des graisses est essentiel pour résoudre la crise sanitaire actuelle mais également pour contrôler l’absorption de médicaments contenus dans des formulations orales à base de lipides. L’objectif général de ce projet de stage est de développer une stratégie qui ralentit et réduit l’absorption des graisses.   
Les sels biliaires sont des biosurfactants produits dans le foie et sécrétés dans l’intestin grêle (duodénum), qui jouent un rôle majeur dans la digestion et l’absorption des lipides. Les sels biliaires facilitent l’adsorption du complexe lipase/co-lipase à la surface des gouttelettes de graisse, et permettent ainsi la lipolyse catalysée par ces protéines. Ils éliminent également au niveau de l’interface les produits insolubles issus de la lipolyse, en les incorporant dans des micelles mixtes, et les transportent vers la muqueuse intestinale afin de faciliter leur absorption. Les sels biliaires jouant un rôle clé dans la lipolyse, notre stratégie consiste à utiliser des émulsifiants qui entrent en compétition avec ces sels biliaires lors de l’adsorption à l’interface eau/graisse et qui ralentissent la lipolyse. Dans ce contexte, un type d’émulsifiant largement utilisé dans les industries alimentaires et pharmaceutiques a été sélectionné: les éthers de methyl cellulose. Bien que leur capacité à réduire l’adsorption des graisses (fibre alimentaire) soit clairement établie, leurs mécanismes d’action associés à l’inhibition de l’activité de la lipase, au ralentissement de la digestion des lipides et aux bienfaits qui en résultent, restent incompris.

Activités du (de la) stagiaire :

Le projet de recherche proposé ici se focalise sur la caractérisation de ces éthers de methyl cellulose et sur l’étude de leur capacité à inhiber l’activité des sels biliaires et donc celle des enzymes à l’interface et en solution. Les propriétés d’adsorption des éthers de methyl cellulose et leurs intéractions avec les sels biliaires seront examinées à l’interface air/eau à l’aide de différentes techniques (balance de Langmuir, tensiomètre, microscope à l’angle de Brewster, ellipsomètre). Ces mesures sont une première étape avant le passage à des études à l’interface huile/eau reflétant les conditions physiologiques (interface gouttelette de graisse/eau) avec la méthode de la goutte posée (ou mesure d’angle de contact). En parallèle, l’impact des sels biliaires sur les propriétés associatives, thermodynamiques et rhéologiques des éthers de methyl cellulose en solution seront étudiée par diffusion dynamique de la lumière (DLS), micro-calorimétrie et rhéologie. Ces résultats sont des prérequis pour comprendre les mécanismes d’inhibition des sels biliaires aux interfaces huile/eau et constitueront une base pour les études structurales en réflectivité et diffusion de neutrons aux petits angles qui seront réalisées par la suite.

Niveau d’études souhaité : BAC+ 5 en physicochimie/Formulation
Observations : Contrat de stage conventionné de 5 mois maximum.
Merci d’envoyer votre candidature directement au tuteur du stage : Olivia Pabois, email: pabois(at)ill.eu 

STAGE (REF. LSS_4) SYSTEME MICROFLUIDIQUE EFFICACE ET VERSATILE POUR LA MESURE ELECTROPHYSIOLOGIQUE

L’électrophysiologie est une technique consistant à mesurer les courants ioniques traversant une membrane lipidique afin d’évaluer sa perméabilité ou d’étudier des protéines spécifiquement dédiées au transport d’ions, y compris à l’échelle de la molécule unique. Cette méthode particulièrement challenging nécessite un équipement spécifique permettant la mesure de pico-ampères de courant électrique. Nous utilisons cette technique sur des membranes artificielles, créées à l’interface entre deux gouttelettes entourées d’une monocouche de lipides.
En utilisant les techniques de microfabrication, nous souhaitons améliorer notre dispositif expérimental afin de réduire les volumes de réactifs nécessaires et d’améliorer sa sensibilité et la qualité du signal enregistré.

Activités du·de la stagiaire :
Apres familiarisation avec l’équipement existant dans le laboratoire, vous concevrez et réaliserez des dispositifs milli/micro-fluidiques par impression 3D et moulage de PDMS, et évaluerez leur efficacité :
- formation et caractérisation de la membrane artificielle,
- comparaison avec le dispositif actuel en terme de quantité d’échantillon, de qualité de signal et de facilité d’utilisation
- estimation des limites de ce nouveau dispositif : taille de membrane, possibilité de multiplexage…

Mots-clés : microfluidique ; 3D-printing ; électrophysiologie
Niveau d’études souhaité : Bac +1, préférentiellement un étudiant en cursus technique général, comme IUT mesures physiques
Observations : Contrat de stage conventionné de 5 mois maximum
Merci d’envoyer votre candidature directement à la tutrice du stage :Anne Martel, email: martela(at)ill.fr

STAGE (REF. LSS_7) FORMULATION ET CARACTERISATION D’EMULSIONS ET DE MICROEMULSIONS A BASE DE STEROLS INSPIREES DES NANOPARTICULES BIOLOGIQUES HDL ET LDL (‘BON’ ET ‘MAUVAIS’ CHOLESTEROL)

Les lipoprotéines HDL et LDL (« High/Low-Density Lipoproteins », lipoprotéines de haute/basse densité) sont des nanoparticules biologiques résultant de l’association de phospholipides, stérols (notamment le cholestérol et ses esters), triglycérides (les corps gras d’origine animale ou végétale), et apolipoprotéines (protéines qui permettent la solubilisation de ces particules dans les milieux aqueux). Le rôle de ces nanoparticules est de transporter les corps gras dans tout l’organisme via les vaisseaux sanguins.
Comme la densité des corps gras est inférieure à celle de l’eau, ces nanoparticules sont toujours plus légères que le plasma sanguin dans lequel elles circulent ; la classification de ces particules par leur densité est donc une façon de les différencier par leur charge hydrophobe : les plus grandes particules (LDL) ont une plus basse densité et sont moins stables, augmentant le risque d’athérosclérose par dépôt lipidique dans les artères. Les plus petites particules (HDL), contenant peu de corps gras, ont une plus haute densité et sont plus stables, permettant même de solubiliser les dépôts artériels. Ces dernières sont aussi étudiées pour leur efficacité à véhiculer de façon ciblée des principes actifs thérapeutiques.
Malgré l’importance de ces nanoparticules, leur caractérisation physico-chimique et structurelle est encore balbutiante, et leur production artificielle reste difficile. Ces systèmes sont l’équivalent biologique de solutions colloïdales bien connues en matière molle : microémulsions (thermodynamiquement stables), miniémulsions (cinétiquement stabilisées) et émulsions (instables à plus ou moins long terme), qui résultent du mélange de deux fluides immiscibles (huile et eau) intimement dispersés par l’ajout de tensioactifs.
L’objectif de ce stage est de préparer de manière contrôlée et de caractériser des (micro/mini)-émulsions à base de phospholipides, d’esters du cholestérol et triglycérides, à partir de substances pures, pour corréler la composition moléculaire, la stabilité de la solution et la structure des nanoparticules obtenues (forme, taille, répartition des composés entre le cœur hydrophobe structuré et la couronne hydrophile), en l’absence et en présence d’apolipoprotéines.

Activités du·de la stagiaire :

Recherches bibliographiques, préparation d’échantillons, diagrammes de phase par observation visuelle, calorimétrie à balayage différentiel (fusion du cœur hydrophobe composé d’huile et de stérols), titrage calorimétrique isotherme (suivi énergétique de l’addition d’apolipoprotéines), diffusion statique et dynamique de lumière (mesures de la dimension caractéristique des nanoparticules), zétamétrie (mesure de la charge de surface), Diffusion de Neutrons et de Rayons X aux petits angles (caractérisation structurale intégrale).

Niveau d’études souhaité : Bac +5 en chimie physique
Observations : Contrat de stage conventionné de 5 mois maximum
Merci d’envoyer votre candidature directement au tuteur du stage : Sylvain Prévost, e-mail  :prevost(at)ill.eu

STAGE (REF. THEO_1) TRANSITION DYNAMIQUE DES PROTEINES EN FONCTION DES ECHELLES SPATIO-TEMPORELLES SPATIO-TEMPORAL SCALE

On désigne par transition dynamique l’écart au comportement linéaire de la variation des déplacements carrés moyens des atomes en fonction de la température. Plusieurs expériences ont mis en évidence l’existence de la transition dynamique dans les systèmes protéiques hydratés autour de 180 – 200 K. Cette transition traduit un changement activé des états conformationnels de la protéine en fonction de la température. L’image simple qu’on a de la transition dynamique est celle de deux états conformationnels au moins correspondant à des puits de potentiel séparés par une barrière de potentiel. A basse température, les mouvements (harmoniques) des atomes de la protéine étant localisés autour du minimum des états conformationnels de plus basses énergies, les déplacements carrés moyens augmentent linéairement avec la température. A haute température, l’amplitude des mouvements (anharmoniques) devient plus grande de sorte à effectuer un franchissement de barrière des états conformationnels de basses énergies vers ceux de hautes énergies. Il en résulte une augmentation non-linéaire des déplacements carrés moyens. La transition dynamique peut donc être résumée comme la transition de mouvements harmoniques vers des mouvements anharmoniques due au franchissement de barrière de potentiel.

En pratique, pour étudier la transition dynamique dans les expériences diffusion incohérente des neutrons, par exemple, on utilise classiquement les déplacements carrés moyens des atomes (d’hydrogènes) obtenus à partir de la pente à l’origine en fonction de Q2 du facteur ou fonction de structure dynamique de la diffusion quasi-élastique (? ? 0) incohérente des neutrons. Les déplacements carrés moyens ainsi obtenus ne dépendent ni de Q ni du temps, impliquant donc que le système protéine est considéré comme un ensemble à l’équilibre moyenné sur toutes les échelles spatiales.

L’objectif de ce travail est d’étudier la manifestation de la transition dynamique en fonction de Q et du temps pour mieux comprendre comment se propage la transition dynamique au sein d’une protéine. Pour ce faire nous comptons investiguer la faisabilité d’utiliser des méthodes statistiques multi-variées d’Analyse par Composantes Principales (ACP) pour analyser la fonction de structure dynamique (ou les déplacements carrés moyens) selon les deux échelles Q et temps à la fois. Encore nouvelles dans ce domaine mais certainement prometteuses, de telles approches ont été récemment utilisées par une collaboration groupe Suédois – ILL pour étudier la dynamique d’une enzyme avec et sans inhibiteur.

Activités du·de la stagiaire :
1 – utiliser le modèle de Bicout – Zaccai de la transition dynamique pour développer l’approche par ACP ;
2 – appliquer cette approche pour analyser des données expérimentales de diffusion des neutrons sur des protéines obtenues par J. Peters (ILL).

Mots-clés :  diffusion des neutrons incohérentes ; transition dynamique ; ACP
Niveau d’études souhaité : BAC+ 4 , Physique
Observations : Contrat de stage conventionné de 5 mois maximum.
Merci d’envoyer votre candidature directement au tuteur du stage : bicout(at)ill.fr