LIG2. Fabrication d'électrodes en carbone poreux par graphene induit par laser (LIG) à partir de dérivés du bois pour des applications en biodétection. // LIG2. Fabrication of porous carbon electrodes via Laser-Induced Graphene (LIG) from wood derivatives

Le graphène induit par laser (LIG) permet une conversion rapide des matériaux organiques en carbone poreux et conducteur. Grâce à la précision du laser, il est possible de structurer directement des électrodes et des circuits sur des substrats biosourcés. Dans ce contexte, la lignine, un polymère aromatique issu du bois, présente un fort potentiel en tant que précurseur durable pour le LIG. Les tests préliminaires réalisés au LGP2/FCBA ont donné des résultats prometteurs, en accord avec la littérature scientifique. Cependant, l'influence de l'origine, de la structure et des modifications chimiques de la lignine, ainsi que des conditions de traitement, interagit avec les propriétés du LIG. Malgré ce potentiel élevé, la formation de graphite à partir de lignine reste encore peu explorée.
Ce projet vise à étudier différentes sources de lignine traitées par LIG pour obtenir des électrodes en carbone biosourcé. L'objectif final du projet LIG2 est de démontrer que le LIG dérivé de lignine, fonctionnalisé avec des sondes aptamères, peut servir de plateforme pour des biocapteurs électrochimiques à faible coût et à faible empreinte carbone.
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Laser-Induced Graphene (LIG) enables the rapid conversion of organic materials into porous, conductive carbon. Moreover, Laser precision allows the direct patterning of electrodes and circuits onto biobased substrates. Lignin, a wood-derived aromatic polymer, shows strong potential as a sustainable LIG precursor and preliminary tests performed at LGP2/FCBA showed promising results in line with the literature. However, the influence of lignin origin, structure, chemical modification, and processing conditions will interact with LIG. Consequently, despite a very high potential, formation of graphite from lignin remains quite underexplored. This project aims to investigate different lignin sources that will be treated by LIG for obtaining biosourced carbon electrodes. The final objective of the LIG2 project is to demonstrate lignin-derived LIG functionalized with aptamer probes as a platform for low-cost electrochemical biosensors with low carbon imprint.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral

Université Grenoble Alpes

510 I-MEP² - Ingénierie - Matériaux, Mécanique, Environnement, Energétique, Procédés, Production

Formation et compétences techniques Le/a candidat/e devra être titulaire d'un master (ou équivalent) en chimie des matériaux, science des polymères, génie des procédés, électrochimie, ou physique appliquée, avec une spécialisation ou une expérience marquée dans au moins un des domaines suivants : • Synthèse et caractérisation de matériaux carbonés (ex. : LIG, graphène, composites lignocellulosiques). • Traitement laser des matériaux (optimisation des paramètres d'irradiation, interaction laser-matière). • Fonctionnalisation de surfaces pour des applications en biodétection (greffage de sondes nucléiques, chimie de surface). • Électrochimie et capteurs (caractérisation d'électrodes, mesures de conductivité, techniques de détection électrochimique). • Matériaux biosourcés (expérience avec la lignine, la cellulose, ou les résines furaniques serait un atout majeur). Une expérience pratique avec les techniques suivantes sera particulièrement appréciée : • Caractérisation physico-chimique : MEB, FTIR, Raman, XRD, porosimétrie, mesures de conductivité électrique. • Fabrication de films/minces: enduction (casting, spray coating, rod coating), réticulation thermique. • Outils d'analyse électrochimique : voltampérométrie cyclique, spectroscopie d'impédance, mesures de sensibilité/sélectivité. • Traitement laser : utilisation de systèmes CO₂ ou fibrés, maîtrise des paramètres (puissance, vitesse, pas de balayage). Compétences transversales et qualités personnelles • Rigueur scientifique : Capacité à concevoir et mener des protocoles expérimentaux complexes, à analyser des données multivariées (ex. : interaction entre paramètres laser et propriétés des matériaux). • Autonomie et proactivité : Le/a candidat/e devra être capable de travailler en collaboration avec des partenaires académiques et industriels (ex. : FCBA, Politecnico di Torino), tout en pilotant son projet de manière indépendante. • Esprit d'innovation : Intérêt marqué pour le développement de solutions durables (matériaux biosourcés) et d'applications en électronique imprimée ou en diagnostic environnemental/médical. • Compétences rédactionnelles : Maîtrise de la rédaction d'articles scientifiques et de rapports techniques en anglais (langue de travail du projet). • Adaptabilité : Ouverture à l'interdisciplinarité (chimie, physique, biotechnologie) et à l'utilisation de matériaux industriels (ex. : oligomères dérivés du furfural, mélanges graphite/polymère).
Education and Technical Skills The candidate must hold a Master's degree (or equivalent) in Materials Chemistry, Polymer Science, Process Engineering, Electrochemistry, or Applied Physics, with a specialization or demonstrated experience in at least one of the following areas: • Synthesis and characterization of carbon-based materials (e.g., Laser-Induced Graphene, graphene, lignocellulosic composites). • Laser processing of materials (optimization of irradiation parameters, laser-matter interactions). • Surface functionalization for biosensing applications (grafting of nucleic acid probes, surface chemistry). • Electrochemistry and sensors (electrode characterization, conductivity measurements, electrochemical detection techniques). • Biobased materials (experience with lignin, cellulose, or furanic resins would be a major asset). Practical experience with the following techniques will be highly valued: • Physicochemical characterization: SEM, FTIR, Raman spectroscopy, XRD, porosimetry, electrical conductivity measurements. • Thin film fabrication: Coating techniques (casting, spray coating, rod coating), thermal curing. • Electrochemical analysis tools: cyclic voltammetry, impedance spectroscopy, sensitivity/selectivity measurements. • Laser processing: use of CO₂ or fiber laser systems, mastery of parameters (power, speed, scan pitch). Transversal Skills and Personal Qualities • Scientific rigor: Ability to design and execute complex experimental protocols and analyze multivariate data (e.g., interactions between laser parameters and material properties). • Autonomy and proactivity: The candidate must be able to collaborate with academic and industrial partners (e.g., FCBA, Politecnico di Torino) while independently driving their project forward. • Innovative mindset: Strong interest in developing sustainable solutions (biobased materials) and applications in printed electronics or environmental/medical diagnostics. • Writing skills: Proficiency in drafting scientific articles and technical reports in English (the project's working language). • Adaptability: Openness to interdisciplinarity (chemistry, physics, biotechnology) and the use of industrial materials (e.g., furfural-derived oligomers, graphite/polymer blends).