Offre de thèse : Etude physico-chimique multi-échelle de minéraux argileux nanostructurés pour une gestion raisonnée des ressources minérales.
L’halloysite est un phyllosilicate 1:1 dioctaédrique de la famille des kaolins couramment observé dans les sols et comme produit d’altération des roches. Des gisements très importants sont présents dans le monde et exploités. Bien que la kaolinite et l’halloysite présentent une chimie quasi identique, la différence majeure est due à la présence d’une couche d’eau en position interfoliaire pour ce dernier. De plus, ce minéral possède des morphologies variées : tubulaire, sphérique ou encore plate. Les halloysites présentent de nombreuses propriétés physico-chimiques encore mal expliquées mais qui présentent un intérêt significatif pour l’industrie en particulier de par sa morphologie tubulaire ou ses propriétés d’hydratation quasi irréversibles. In fine, les halloysites, au sens large, présentent des morphologies variées à l’échelle nanométrique, des capacités de rétention de phosphate non négligeables, des capacités d’échanges cationiques importantes (pouvant aller jusqu’à 40-50 cmolc kg-1), des sélectivités pour le potassium ou l’ammonium très élevées, ainsi que d’importantes réactivités vis-à-vis de molécules organiques, ce qui leur confèrent une importance majeure pour des applications polymères très recherchées actuellement. Leurs propriétés physico-chimiques peuvent fortement affecter leurs performances, d'où la nécessité d'une caractérisation détaillée de ces objets dans des conditions in situ pour mieux comprendre leurs comportements dans différents environnements susceptibles d'affecter leur potentiel applicatif. L’étude d’échantillons à l’échelle nanométrique nécessite l’utilisation de techniques adaptées telles que la spectroscopie Raman exaltée de pointe (TERS) sous atmosphère contrôlée. Cette technique de caractérisation à l'échelle nanométrique consiste à coupler microscopies à sonde locale (microscopie à force atomique AFM ou à effet tunnel STM) et de diffusion Raman et à tirer ainsi profit des avantages des deux techniques, à savoir la haute résolution spatiale (latérale et axiale) de la première et la spécificité chimique et structurale mais aussi la haute résolution spectrale de la seconde. Elle se développe depuis une quinzaine d'année, mais de manière plus marquée depuis ces dernières années aussi bien en biologie qu'en science des matériaux.
L’objectif de ce projet de thèse est donc de mieux comprendre l’évolution des propriétés physico chimiques d’halloysites de différents environnements afin d’optimiser leur valorisation.
Date Limite de candidature : Le 25 mars 2019
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