Post-doctorant (H/F) – caractérisation de membranes nanostructurées pour l'électrodialyse inverse

Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Missions :
Conception de membranes électrolytiques pour la production d’électricité.
Le projet ANR CellOsmo vise à développer une nouvelle génération de membranes permettant de capter l’énergie osmotique issue des gradients de salinité existant entre les eaux douces et les eaux salées (océan, saumure et eaux usées). Cette énergie est renouvelable, non intermittente, et la puissance mondiale accessible est estimée à 1 TW (à titre de comparaison, la production hydroélectrique en 2020 n’a atteint que 0,02 TW). Cette énergie peut être convertie en électricité par électrodialyse inverse (RED), qui repose sur des empilements de membranes échangeuses de cations et d’anions pour transporter les ions de l’eau salée vers l’eau douce. La puissance générée par la RED dépend de la conception de la cellule, du gradient de salinité et des propriétés des membranes.
Activités :
Le candidat développera des méthodologies de caractérisation structurelle et dynamique de membranes synthétisées par les partenaires du projet ANR, notamment l’évaluation de la nanostructure par SAXS/SANS, de la conformation des polyélectrolytes greffés par SANS, de la morphologie des nanocanaux par microscopie électronique et à force atomique (MEB, MET, AFM), et des propriétés de transport par RMN et électrochimie.
Le projet CellOsmo apportera des éclairages essentiels sur deux questions scientifiques principales :
- Comment jouer sur l’architecture macromoléculaire du copolymère, les conditions de greffage, la formulation et le procédé pour ajuster la concentration et la distribution des ions, ainsi que la taille des nano-canaux au sein d’une membrane électrolytique à base de nanocellulose ?
- Comment les propriétés de transport ionique peuvent elles être modulées par l’architecture de la membrane électrolytique, et quel impact cela a-t-il sur le rendement de conversion de l’énergie bleue ?

Contexte de travail :
Le candidat bénéficiera à la fois des laboratoires du CEA/IRIG/SyMMES et du Cermav, où il aura accès à des plateformes de nano-caractérisation (notamment SAXS/WAXS au SyMMES) ainsi qu’à l’AFM, au SEM et au TEM au Cermav. Ce projet impliquera la réalisation d’expériences dans des très grandes infrastructures de recherche (ILL, ESRF). CELLOSMO est un projet PRCE de l’ANR associant l’IMP (Lyon, synthèse), le Cermav (Grenoble, fonctionnalisation des membranes, AFM, SEM), le SyMMES (Grenoble, caractérisation morphologique et transport) et la société Sweetch (Rennes, performances des membranes).

Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Competences :
Doctorat en science des matériaux, physique ou chimie.
Expérience pratique avérée des techniques SAXS/SANS associée à des compétences en programmation (Python)
De solides compétences expérimentales seraient un atout : spectroscopie, microscopie, électrochimie.
Des connaissances en polymères et en matériaux nanostructurés constitueraient un atout majeur.
Capacité à travailler efficacement au sein d’un environnement impliquant plusieurs partenaires.
Excellentes compétences en communication en anglais (écrit et oral) ; la maîtrise du français serait un atout.
Contraintes et risques :