Nanoplaquettes de séléniure d'indium: synthèse, structure et auto-assemblage // Indium Selenide Nanoplatelets: synthesis, structure and self-assembly

Ce projet de thèse s'inscrit dans le domaine des nanocristaux colloïdaux bidimensionnels et vise à explorer les nanoplaquettes de **séléniure d'indium (In₂Se₃)**, un matériau semi-conducteur aux propriétés ferroélectriques prometteuses.

Les nanoplaquettes semi-conductrices sont des objets nanométriques d'épaisseur contrôlée à la monocouche atomique près, dotés de propriétés optoélectroniques remarquables (émission fine, absorption géante, recombinaison radiative ultrarapide). Après des années de recherche centrées sur les chalcogénures de cadmium (toxiques), les composés à base d'indium s'imposent comme alternatives non toxiques. Le groupe du Dr Abécassis a développé une expertise reconnue sur les nanorubans de sulfure d'indium (In₂S₃, InS), notamment sur le rôle de l'eau dans la croissance anisotrope et le contrôle de la courbure par les ligands de surface.

La thèse s'organise autour de quatre axes :

1. Synthèse à géométrie contrôlée — développement de voies solvothermales pour obtenir des nanoplaquettes d'In₂Se₃ de forme et d'épaisseur maîtrisées, avec études des mécanismes de nucléation/croissance par techniques *in situ* au synchrotron (ESRF, SOLEIL) et au laboratoire.

2. Caractérisation structurale — identification des phases cristallines (α, β, γ) et des défauts par diffraction des rayons X et microscopie électronique haute résolution (HR-STEM, HAADF-STEM), en lien avec les propriétés ferroélectriques de la phase α.

3. Auto-assemblage en solution — étude de l'organisation en bundles, gels ou phases cristal-liquide en fonction du solvant, de la concentration et des ligands, par SAXS et cryo-TEM.

4. Courbure et chimie de surface — contrôle supramoléculaire de la conformation des nano-objets via l'échange de ligands, et effet sur les propriétés ferroélectriques.

Le(la) candidat(e) devra être titulaire d'un Master 2 en chimie, physico-chimie ou science des matériaux.
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This PhD project lies at the intersection of colloidal chemistry and nanoscience, targeting **indium selenide (In₂Se₃) nanoplatelets** — a promising cadmium-free semiconductor with potential ferroelectric properties.

Semiconductor nanoplatelets are two-dimensional colloidal nanocrystals whose thickness is controlled at the atomic monolayer level, endowing them with exceptional optoelectronic properties: ultra-narrow emission linewidths, giant absorption cross-sections, and ultrafast radiative recombination. While research has long focused on cadmium chalcogenides (toxic heavy metals), indium-based compounds represent attractive non-toxic alternatives. The Abécassis group has built strong expertise on indium sulfide nanoribbons (In₂S₃, InS), demonstrating the critical role of water in anisotropic growth and the tunability of nanoribbon curvature through surface ligands.

The thesis is structured around four complementary research axes:

1. Controlled-geometry synthesis — Development of solvothermal colloidal routes to produce In₂Se₃ nanoplatelets with precise control over thickness, lateral dimensions, and shape (hexagons, ribbons, triangles). Nucleation and growth mechanisms will be studied by in situ synchrotron (ESRF, SOLEIL) and laboratory techniques.

2. Advanced structural characterization— Identification of crystalline phases (α, β, γ), atomic stacking orientations, and structural defects by X-ray diffraction and high-resolution transmission electron microscopy (HR-STEM, HAADF-STEM), with a focus on the potentially ferroelectric α-phase.

3. Solution self-assembly and collective properties — Investigation of how solvent, concentration, and surface ligands drive the organization of nanoplatelets into bundles, gels, or liquid-crystal phases, using SAXS and cryo-TEM.

4. Curvature and surface chemistry — Supramolecular control of nanoobject conformation through ligand exchange, and its impact on surface strain and ferroelectric properties, building on results previously obtained for InS nanoribbons.

Candidates should hold a Master's degree in chemistry, physical chemistry, or materials science.

Supervisor: Benjamin Abécassis — Laboratoire de Chimie, École Normale Supérieure de Lyon.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Financement d'un établissement public Français

ENS de Lyon

206 Chimie de Lyon

Le(la) candidat(e) devra être titulaire d'un Master 2 en chimie, physico-chimie ou science des matériaux. Une expérience en synthèse de nanomatériaux et/ou en techniques de caractérisation (diffusion X, microscopie électronique) serait un atout. Le(la) candidat(e) devra faire preuve de curiosité scientifique, d'autonomie et d'aptitude au travail en équipe.
The candidate must hold a Master's degree in chemistry, physical chemistry, or materials science. Experience in nanomaterial synthesis and/or characterization techniques (X-ray diffraction, electron microscopy) would be an asset. The candidate must demonstrate scientific curiosity, independence, and the ability to work in a team.