Single-Atom Programmable Catalysts

Le Laboratoire Lorrain de Chimie Moléculaire (L2CM) est une unité mixte de l’Université de Lorraine et du CNRS (UMR 7053) qui regroupe environ 40 permanents et 20 doctorants et post-doctorants. Née en 2018, elle a été dirigée par Philippe Gros (DR CNRS) et depuis le 1er octobre 2021 elle est dirigée par Andreea Pasc (Pr UL).

Le L2CM est localisé à la Faculté des Sciences et Technologies (FST) de l’Université de Lorraine, à Vandoeuvre-les-Nancy (Campus Grignard). Il a également deux antennes :
– à Institut de Chimie, Physique et Matériaux (ICPM) à Metz et
– sur le Campus Brabois Santé à Vandoeuvre-les-Nancy

Le périmètre scientifique du laboratoire rassemble des chercheurs en chimie organique et organométallique, chimie de coordination, catalyse et interfaces, physico-chimie et chimie pour le vivant. Nos profils divers se réunissent au sein du même laboratoire qui est un espace de mutualisation de toutes les compétences et qui font naître des projets à l’interface. Tous ces projets sont centrés sur la molécule, qu’elle soit discrète ou auto-assemblée, poly-fonctionnelle ou stimuli-sensible, que nous abordons sur plusieurs aspects, de la synthèse à l’étude de ses propriétés physiques, chimiques ou biologiques.

Project Summary: This project aims to explore the ability of programmable single-atom micellar catalysts to selectively activate C=O, C–H, or C–C bonds depending on the reaction microenvironment. Ferric metallosurfactant micelles will be used as dynamic and adaptive nanoreactors to modulate the reactivity of species through polarity, hydration, and confinement. This approach offers a promising strategy for developing clean, low-carbon processes operating in aqueous media with an earth-abundant metal (Fe³⁺), thereby fully aligning with decarbonization strategies.

Key Objectives:

• Develop programmable single-atom micellar catalysts for the selective activation and divergent transformation of aldehydes.
• Identify the optimal catalytic conditions by studying key parameters such as temperature, light dose, irradiation wavelength, catalyst loading.
• Establish the substrate scope and selectivity using a range of aromatic and aliphatic aldehydes with different electronic, steric, hydrophobic, and hydrophilic properties.

• Understand how the micellar microenvironment controls catalytic reactivity and product selectivity.

• Technical Skills:

• Basic knowledge of organic chemistry and catalysis.
• Experience in synthetic chemistry and reaction optimization.
• Ability to work under photochemical/light irradiation conditions.
• Reaction monitoring and product analysis using GC-MS, NMR spectroscopy
• Product purification by column chromatography.

• Personal Attributes: Self-motivated, independent, target-oriented, systematic working style, creative, and excellent collaborative and interpersonal skills.