Thèse Développements Spectroscopiques pour l'Étude des Effets Directs des Rayonnements H/F - 75

Établissement : Université Paris-Saclay GS Chimie
École doctorale : Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes
Laboratoire de recherche : NIMBE - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie - DRF/IRAMIS
Direction de la thèse : Jean-Philippe RENAULT ORCID 0000000325555857
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-03-31T23:59:59

Cette thèse vise à développer des outils spectroscopiques pour étudier les effets directs des rayonnements ionisants. Ces effets directs, complexes car impliquant multiples mécanismes (excitations, ionisations), demeurent en effet mal compris.
Le projet consiste à analyser les modifications structurales induite par des rayonnements X de différentes énergies, grâce au développement d'une méthode d'analyse par spectroscopie Raman résolue en temps.
Ce projet collaboratif associe le NIMBE et la ligne Pleiades du Synchrotron Soleil.

Les effets des rayonnements ionisants sont classiquement classés en effets directs et effets indirects.
Les effets directs des rayonnements ionisants, c'est-à-dire les effets non induits par les radicaux issus du milieu environnant restent largement à décrypter.
La complexité des effets directs provient de la multiplicité des mécanismes qu'ils mettent en jeu. Il faut en effet considérer à la fois des excitations, des ionisations en couche externe et des ionisations en couche interne, qui si elles sont moins probables sont beaucoup plus dommageables.

L'objectif de cette thèse est de mettre en place les outils permettant l'analyse des effets structuraux directs sur des sources de rayonnements ionisants accordables de type synchrotron. L'accordabilité de ces sources est un élément clef pour permettre de distinguer les différents mécanismes, dont les proportions vont varier avec l'énergie des rayonnements.

Il s'agira en particulier de suivre les modifications structurales post irradiation par des méthodes Raman résolues en temps à l'échelle ps/ns, c'est-à-dire à des échelles de temps où les effets indirects n'ont pas encore eu lieu, mais où les effets directs, en raison des énergies en jeu, ont pu avoir un impact structural majeur.
La première contrainte de ces mesures sera le fort taux de répétition de ces sources (jusqu'à 400 MHz, réf 1) . Nous proposons donc d'utiliser des techniques de types comptage de photon associé à de la dispersion temporelle du signal Raman dans des fibres optiques, (ref 2) que nous avons pu commencer à explorer précédemment au NIMBE (ref 3)
Dans une première phase, les systèmes optiques seront validés sur des sources d'électrons à très fort taux de répétition (ref 3)
Nous travaillerons en particulier par Raman résonant dans le domaine visible, sur des systèmes de type cytochrome C, qui peut être excité par la seconde harmonique des systèmes laser pulsés modernes.
Ces systèmes seront alors portés sur synchrotron, avec une attention particulière au renouvellement des échantillons, qui nécessiteront l'utilisation de jet liquides de haute vélocité.
Dans une seconde phase, nous étendrons ces études au Raman résonant dans l'ultraviolet pour suivre les dommages à l'ADN.(réf 4)
L'ADN sera étudié à la fois en phase solide et liquide. Dans ce cas, la dispersion ne pourra plus être assuré par des fibres, mais devra l'être par un montage opto-mécanique à façon.