Thèse Théorie Multi-Échelle du Couplage Réciproque Entre Nanoparticules Magnétiques et Ligands Photoactifs H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Perpignan Via Domitia École doctorale : Energie et Environnement Laboratoire de recherche : PROcédés, Matériaux et Energie Solaire Direction de la thèse : Hamid KACHKACHI ORCID 0000000269548117 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-14T23:59:59 Projet CLAMP - PEPR LUMA / ANR (Volet Théorie & Modélisation)
Ce projet de thèse s'appuiera sur les travaux antérieurs du groupe sur la dynamique de l'aimantation des MNP à l'échelle de la particule unique et de l'assemblée (taille, forme, anisotropie de surface, interactions dipolaires), ainsi que sur son formalisme analytique pour la génération et le transfert de chaleur sous champ magnétique alternatif (taux d'absorption spécifique, profils spatio-temporels d'élévation de température). Le doctorant étendra et appliquera ce cadre théorique aux nano-hybrides
du projet CLAMP, et en particulier :
- résoudra numériquement l'équation de Landau-Lifshitz (stochastique), dans le cadre de Langevin, pour calculer la susceptibilité AC et le taux d'absorption spécifique des assemblées de MNP, couplée de manière auto-cohérente à l'équation de la chaleur ;
- développera un modèle phénoménologique du couplage ligand-MNP (magnéto-électrique, d'échange, de Dzyaloshinskii-Moriya, biquadratique), et établira le « diagramme de phase » de la dynamique couplée en fonction des concentrations en ligands et en MNP ;
- étudiera la réponse dynamique de l'assemblée à une transition des ligands déclenchée par la lumière (basculement du dipôle, transition de spin), et traitera les interactions dipolaires à forte concentration de MNP par des alternatives numériques (Monte Carlo cinétique, FFT pour réseaux réguliers) ;
- confrontera les prédictions obtenues - évolution temporelle de l'aimantation de l'assemblée, photodynamique des ligands sous champs DC/AC - aux données de pompe-sonde ultra-rapides produites par les partenaires expérimentaux du consortium. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet CLAMP (Étude des couplages réciproques entre particules magnétiques et ligands photoactifs, n°ANR-24-EXCLU-0003), financé par le programme exploratoire PEPR LUMA de l'ANR. CLAMP réunit six laboratoires partenaires - PHENIX et IPCM (Sorbonne Université), CEISAM (Nantes Université), ENS Paris, IPCMS/ULTRAFAST (Strasbourg), et PROMES (Perpignan) - pour élucider, expérimentalement et théoriquement, le couplage réciproque entre nanoparticules magnétiques (MNP) et une couronne de ligands photoactifs (azo-photochromes, complexes de cobalt à transition de spin/valence-tautomère, fluorophores dendritiques) : comment la photoactivation ultra-rapide de la couronne de ligands affecte l'anisotropie et la dynamique du moment magnétique du coeur des MNP, et réciproquement comment l'état magnétique des MNP affecte la réponse optique des ligands. Répondre à cette question nécessite de confronter des données de pompe-sonde ultra-rapides (Strasbourg, ENS Paris) à une théorie multi-échelle cohérente - le rôle du groupe PROMES dans le consortium. Comprendre comment la photoactivation ultra-rapide de la couronne de ligands affecte l'anisotropie et la dynamique du moment magnétique du coeur des MNP, et réciproquement, comment l'état magnétique des MNP affecte la réponse optique des ligands. Répondre à cette question nécessite de confronter des données de pompe-sonde ultra-rapides à une théorie multi-échelle cohérente (le rôle de l'équipe de PROMES dans le consortium). Dynamique de Landau-Lifshitz(-Gilbert) stochastique, Monte Carlo cinétique, techniques de réponse linéaire et de fonctions de Green pour la susceptibilité AC, théorie du transport de chaleur en milieu effectif, traitement par FFT des interactions dipolaires à longue portée, hamiltoniens de spin/pseudo-spin phénoménologiques pour le couplage ligand-MNP.

- Diplôme de Master (M2 ou équivalent) en physique, avec une solide formation en physique de la matière condensée/du solide,
magnétisme et physique statistique ;
- Maîtrise du calcul analytique et de la modélisation numérique (Python et/ou C++, ou équivalent) ; une expérience préalable des équations différentielles stochastiques, des méthodes de Monte Carlo ou de la simulation micromagnétique est un atout ;
- Capacité à travailler de manière autonome sur des problèmes théoriques ouverts, tout en collaborant activement avec les partenaires expérimentateurs ;
- Intérêt réel pour la modélisation multi-échelle, les systèmes hybrides et l'interface théorie-expérience ; un intérêt pour la dynamique ultra-rapide de l'aimantation est un plus.

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• C++