Doctorant H/F - Sujet : Nucléation et séparation de phase liquide-liquide dans les solutions de polymè

Sujet de thèse :
La théorie classique de la nucléation (TCN) échoue à prédire les taux de nucléation, avec des écarts de plusieurs ordres de grandeur. Pour cause, les noyaux critiques apparaissent à l'échelle du nanomètre, soit en dessous de la résolution optique. Dans les solutions de polymères (de longueur de chaîne N), l'énergie libre de mélange delta F suit un comportement de type Flory-Huggins : la contribution entropique, en 1/N, y est faible, ce qui déplace le rayon critique R* vers l'échelle mésoscopique (100 nm a 10 micromètres) et rend la nucléation optiquement résolvable. Ces systèmes servent également de modèles pour les biocondensats cellulaires, dont la croissance arrêtée reste à ce jour inexpliquée.
Cette thèse vise à confronter directement les paramètres de nucléation mesurés expérimentalement aux prédictions de la TCN : mesurer indépendamment la tension interfaciale gamma et la force motrice delta F pour prédire R* = 2 gamma / delta F. On mesurera gamma par aspiration à la micropipette et par la méthode de la goutte tournante, et delta F par microDSC et diffusion dynamique de la lumière, avec construction des diagrammes de phases correspondants.
On cherchera ensuite à observer individuellement les événements de nucléation pour en extraire R*, la densité de noyaux et le temps d'induction, et sonder le régime de pré-nucléation (R inférieur à R*) à la recherche d'éventuelles voies non classiques. Ces événements de nucléation seront observés directement dans des compartiments microfluidiques thermostatés, limitant la nucléation hétérogène sur les parois du canal, par microscopie confocale rapide ; le régime pré-critique sera sondé par spectroscopie de corrélation de fluorescence (FCS). Une caractérisation structurale complémentaire par SAXS, menée en collaboration externe, permettra une mesure en champ moyen des dynamiques de nucléation et condensation, que nous comparerons aux observations à l'échelle de l'événement individuel.
Contexte :
Ce projet, financé par l'ANR JCJC MORNING coordination Ambre Bouillant, se répartit entre les laboratoires MSC (Université Paris Cité) et Gulliver (EPSCI Paris, PSL) pour donner accès à l'ensemble des instruments nécessaires : micropipette, μDSC et DLS, microscope confocal rapide, ainsi qu'un accès microfabrication en salle blanche. Une collaboration est prévue avec Clémence Le Cœur (ICMPE / Laboratoire Léon Brillouin, CEA Saclay) pour la caractérisation SAXS, incluant une campagne de mesures sur synchrotron déjà financée, et avec Domenico Truzzolillo (Université de Montpellier) pour les mesures de tension interfaciale par goutte tournante. L'étudiant·e sera donc amené·e à travailler sur deux sites ; le découpage de son temps entre les deux sera à déterminer.

Profil et compétences souhaitées :
Goût pour l'expérimentation en physique de la matière molle, à l'aise également avec les aspects théoriques.
Intérêt ou expérience en microfluidique, t
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