Doctorant (H/F) en chimie théorique

Sujet de thèse :
Un poste de doctorant à temps plein (3 ans) est à pourvoir au sein de l'équipe de Chimie Théorique Inorganique (CTI) de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), sous la direction des docteurs Rémi Maurice et Boris Le Guennic. Le poste est à pourvoir pour une durée de trois ans, à compter d'octobre 2026. Le projet porte sur l'étude théorique des commutateurs moléculaires photomagnétiques, dans le cadre d'un projet collaboratif ANR impliquant des chimistes expérimentateurs parisiens (responsable : Rodrigue Lescouëzec), des physiciens rennais (responsable : Eric Collet) et des chimistes théoriciens de l'ISCR.

Ce projet collaboratif vise à synthétiser et caractériser des molécules photo-réactives présentant des changements réversibles de leurs propriétés physiques. Une première idée consiste à combiner une transition de spin (d'un état de spin bas –BS– à un état métastable de spin haut –HS–) avec un transfert d'électrons, à partir de noyaux FeCo. Alors que le noyau FeCo, dans son état Fe(II, LS)–Co(III, LS), possède une couche électronique complète, il présente quatre électrons non appariés dans son état métastable ciblé : un sur le centre Fe(III, LS) et trois sur le centre Co(II, HS). Par adaptation des ligands, on peut espérer modifier la structure et l'énergétique de l'état métastable de manière à augmenter l'énergie d'activation nécessaire au retour à l'état fondamental, ce qui le rend plus stable, éventuellement jusqu'à température ambiante.

Dans ce contexte, les calculs théoriques devraient permettre de comprendre la nature des états multiélectroniques pertinents : l'état fondamental, l'état métastable, ainsi que les états excités impliqués dans la phototransition de l'état fondamental à l'état métastable. Comme mentionné précédemment, l'état métastable présente quatre électrons non appariés, un sur le centre Fe(III, BS) et trois sur le centre Co(II, HS). Ainsi, le centre Fe(III, BS) peut être sujet à un moment orbital et le centre Co(II, HS) peut être sujet à un moment orbital et/ou à une levée de dégénérescence en champ nul. Le doctorant recevra donc une formation approfondie en magnétisme moléculaire théorique afin de caractériser au mieux cette situation à l'aide de modèles effectifs.

La nucléarité des systèmes étudiés variera de un (espèces mononucléaires) à quatre (« carrés ») et peut-être même huit (« cubes »). De ce fait, différents types de calculs de structure électronique seront réalisés, des calculs sophistiqués basés sur la théorie de la fonction d'onde aux calculs plus courants basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité. Les signatures spectrales, par exemple dans le domaine infrarouge, seront également calculées. Compte tenu de la complexité chimique des systèmes étudiés, les données clés issues des spectroscopies résolues en temps réalisées par nos collaborateurs seront prises en compte afin de restreindre l'éventail des possibili
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