Zéolithes à pores extra-larges pour l’encapsulation de clusters semi-conducteurs et le stockage d’énergie mécanique

L'Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M) est un laboratoire de recherche sous la tutelle du CNRS et de l'Université de Haute Alsace (UMR 7361) situé sur le campus de l'Université de Haute-Alsace à Mulhouse. C'est un laboratoire pluridisciplinaire de près de 150 personnes : chercheurs et enseignant-chercheurs, doctorants et post-doctorants, et personnel technique et administratif.

Le sujet de stage, proposé par l’axe Matériaux à Porosité Contrôlée (MPC) de l’IS2M est centré sur la synthèse de zéolithes à pores extra-larges pour l’encapsulation des clusters de pérovskites halogénées. Les zéolithes sont des solides cristallisées microporeux, dont la charpente est composée des tétraèdres TO₄ (T=Si, Al…) et forme des canaux ou des cages de dimensions sub-nanométriques comparable à la taille de molécules. Elles sont largement utilisées dans les domaines de la catalyse hétérogène et dans l’adsorption et la séparation de molécules en phase gazeuse ou liquide. Les zéolithes purement siliciques à caractère hydrophobe sont, outre les domaines d’applications précédemment cités, utilisées pour le stockage et l’absorption d’énergie mécanique par l’intrusion à haute pression des liquides non-mouillant.

Les zéolithes à pores extra-larges dont les ouvertures sont composées de plus de 14 tétraèdres TO₄ (taille de pore supérieure à 0,8 nm), présentent un intérêt particulier également pour l’encapsulation de clusters sub-nanométriques de matériaux catalytiques. Les pérovskites halogénées AMX₃ et A₃M₂X₉ (A⁺ est un cation inorganique ou organique monovalent : Cs⁺, Rb⁺, méthylammonium [CH₃NH₃]⁺, M un cation métallique bivalent ou trivalent comme le Pb²⁺, Sn²⁺, Bi³⁺ et X un anion halogénure I^-, Br^- ou Cl^-) sont une nouvelle classe de matériaux semi-conducteurs peu coûteux, efficaces et faciles à metre en œuvre pour les domaines de la photovoltaïque, l’émission de la lumière ainsi que de la photocatalyse. L’obtention de clusters confinés dans les matrices zéolithiques présente un grand intérêt pour les applications photocatalytiques.

Le sujet de stage inclut la synthèse hydrothermale de zéolithes à pores extra-larges, l’encapsulation des pérovskites halogénés dans les matrices zéolithiques, leur caractérisation physico-chimique (DRX, MEB, physisorption d’azote…) et l’étude des propriétés optiques des clusters encapsulés. L’étude des zéolithes obtenues pour d’autres applications telle que le stockage d’énergie mécanique par l’intrusion de liquides non-mouillants à haute pression est également envisagée.

Ce stage de recherche pourra déboucher sur une thèse de doctorat à partir de septembre ou octobre 2026 sur un sujet lié.

* Formation requise : niveau bac+5 en cours en Chimie (Master 2ème année ou/et Ecole Ingénieur 3ème année)

* Compétences professionnelles : idéalement chimie du solide, chimie des matériaux, chimie minérale

* Compétences personnelles : dynamisme, autonomie, esprit de synthèse, curiosité scientifique, capacités rédactionnelles et relationnelles