Atomic-scale structure, passivation & dynamics of halide perovskite nanocrystals unraveled by ultra-low temperature solid-state NMR and DNP // Atomic-scale structure, passivation & dynamics of halide perovskite nanocrystals unraveled by ultra-low temperat

Lead halide perovskites are a rapidly emerging class of materials with outstanding optical and electronic properties, enabling applications ranging from solar cells and LEDs to next-generation quantum light sources. In particular, perovskite nanocrystals have recently shown great promise for single-photon emission. However, their performance and stability are still limited by an incomplete understanding of their atomic-scale structure, dynamics, and surface chemistry. This PhD project aims to uncover how atomic-scale dynamics and surface interactions control the optical properties of perovskite materials. The work will rely on cutting-edge solid-state NMR and Dynamic Nuclear Polarization (DNP) techniques, including unique ultra-low-temperature MAS NMR experiments down to 20 K available in our laboratory. The project will focus on:
• Probing structural dynamics (cation motion, lattice distortions, ion migration) across a wide range of timescales
• Understanding ligand–surface interactions in nanocrystals
• Developing multidimensional NMR pulse sequences (e.g., 1H, 13C, 15N, 133Cs, 207Pb) to extract atomic-scale information
• Combining experiments with spin-dynamics simulations and complementary optical data, ab initio MD and DFT calculations.

You will work on state-of-the-art perovskite materials (CsPbX₃, MAPbX₃, FAPbX₃) in close collaboration with leading groups at CEA Grenoble and ETH Zürich. You will have access to unique instrumentation worldwide and contribute to cutting-edge research at the interface of spectroscopy, nanoscience, and quantum technologies.
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Les pérovskites aux halogénures de plomb constituent une classe de matériaux en plein essor, dotée de propriétés optiques et électroniques remarquables, permettant des applications allant des cellules solaires et des LED aux sources de lumière quantique de nouvelle génération. En particulier, les nanocristaux de pérovskite ont récemment montré un fort potentiel pour l'émission de photons uniques. Cependant, leurs performances et leur stabilité restent limitées par une compréhension encore incomplète de leur structure à l'échelle atomique, de leur dynamique et de leur chimie de surface.
Ce projet de doctorat vise à élucider comment les dynamiques à l'échelle atomique et les interactions de surface contrôlent les propriétés optiques des matériaux pérovskites. Le travail reposera sur des techniques de RMN du solide et de polarisation nucléaire dynamique (DNP) de pointe, incluant des expériences uniques de RMN MAS à ultra-basse température jusqu'à 20 K disponibles dans notre laboratoire.
Le projet se concentrera sur :
• L'étude des dynamiques structurales (mouvement des cations, distorsions du réseau, migration ionique) sur une large gamme d'échelles de temps
• La compréhension des interactions ligand–surface dans les nanocristaux
• Le développement de séquences d'impulsions RMN multidimensionnelles (par exemple : ¹H, ¹³C, ¹⁵N, ¹³³Cs, ²⁰⁷Pb) afin d'extraire des informations à l'échelle atomique
• La combinaison des expériences avec des simulations de dynamique de spin et des données optiques complémentaires, ainsi que des calculs de dynamique moléculaire ab initio et de DFT
Vous travaillerez sur des matériaux pérovskites de pointe (CsPbX₃, MAPbX₃, FAPbX₃) en étroite collaboration avec des groupes de premier plan au CEA Grenoble et à l'ETH Zürich. Vous aurez accès à des instruments uniques au monde et contribuerez à des recherches de pointe à l'interface entre spectroscopie, nanosciences et technologies quantiques.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Autre financement

Université Grenoble Alpes

218 CSV- Chimie et Sciences du Vivant

Candidate profile We are looking for a motivated PhD student with a background in physics, chemistry, or materials science, and a strong interest in spectroscopy and/or nanomaterials. Some background in computer science and programming (e.g., Matlab, Python) is required. Candidates should also demonstrate excellent communication skills in English and the ability to work effectively within a research team.
Candidate profile We are looking for a motivated PhD student with a background in physics, chemistry, or materials science, and a strong interest in spectroscopy and/or nanomaterials. Some background in computer science and programming (e.g., Matlab, Python) is required. Candidates should also demonstrate excellent communication skills in English and the ability to work effectively within a research team.