Modélisation multi-échelle de matrices vitrimères hybrides à base de carbazole pour le photovoltaïque autoréparant

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OFFRE DE STAGE DE M2 / ING3 (6 MOIS)

Intitulé du sujet :

Modélisation multi-échelle de matrices vitrimères hybrides à base de carbazole pour le photovoltaïque autoréparant

Laboratoire

: Laboratoire de Physicochimie des Polymères et des Interfaces (LPPI).

https://lppi.cyu.fr/

Établissement

: CY Cergy Paris Université, Campus de Neuville-sur-Oise (95)

Durée

: 6 mois (Gratification légale de stage)

Période prévisionnelle

: Février - Juillet 2027

Encadrement

: Llinersy URANGA PINA (CPJ) (Équipe de recherche en modélisation du LPPI).

CONTEXTE ET RÉSUMÉ DU PROJET

Les cellules photovoltaïques à pérovskites halogénées connaissent un essor exceptionnel en raison de leurs rendements de conversion élevés. Néanmoins, leur sensibilité aux contraintes thermomécaniques et la formation de défauts aux interfaces pérovskite / couche de transport de trous (HTL) restent un frein majeur à leur industrialisation.

Pour surmonter ces verrous, ce projet propose d'intégrer des réseaux vitrimères autoréparants de type vinylogue uréthane (VUV) fonctionnalisés par des motifs carbazole (propriétés de transport de trous). L'objectif du stage est d'étudier théoriquement, au niveau moléculaire et mésoscopique, le matériau hybride isolé (bulk) afin d'en évaluer les performances optoélectroniques et thermomécaniques avant son intégration à l'interface pérovskite.

MISSIONS DU/DE LA STAGIAIRE

En collaboration directe avec le doctorant du projet, le/la stagiaire aura pour missions :

• Chimie quantique (DFT / TD-DFT) : Recherche conformationnelle et optimisation de géométrie des monomères carbazole-VUV. Calcul des orbitales frontières (HOMO/LUMO), des gaps énergétiques et des énergies de réorganisation de trous via la théorie de Marcus.

• Paramétrage de champs de force & Modélisation atomique (MD) : Ajustement des paramètres de dièdres manquants pour le champ de force GAFF2/OPLS-AA. Construction de boîtes amorphes (PACKMOL) représentant différentes proportions stœchiométriques Carbazole-HTM / Linker-VUV (ex. 100:0, 80:20, 50:50).

• Caractérisation thermomécanique classique (LAMMPS) : Réalisation de cycles de recuit thermique (NPT, de 500 K à 300 K). Extraction de la densité du réseau, de la température de transition vitreuse, des modules mécaniques et analyse du réseau de liaisons hydrogène.

PROFIL RECHERCHÉ

Formation

: Étudiant(e) en Master 2 (ou 3ᵉ année d'école d'ingénieur) en chimie numérique, physique des matériaux, chimie-physique ou science des polymères.

Compétences techniques

:

• Maîtrise des concepts de chimie quantique (DFT) et/ou de dynamique moléculaire. Expérience pratique avec des logiciels spécialisés (ex. Gaussian, ORCA, LAMMPS, PACKMOL, VMD/Avogadro). Bonnes notions de programmation/scripting (Python, Bash) sous environnement Linux.

• Aptitudes personnelles : Rigueur scientifique, autonomie, bon esprit d'équipe et maîtrise de l'anglais scientifique.

CONTACT ET DOCUMENTS À TRANSMETTRE

Les candidat(e)s intéressé(e)s doivent transmettre un

dossier complet

(

un seul fichier PDF

) à :

Contact

: Pr. J. Llinersy URANGA PINA

Email

:

llinersy.uranga-pina@cyu.fr

Documents à fournir

: Curriculum Vitae (

CV

) détaillé.

Lettre de motivation

mettant en avant l'intérêt pour la modélisation multi-échelle et la chimie numérique.

Relevés de notes de Master 1 et du 1ᵉʳ semestre de Master 2

(

ou années d'école d'ingénieur

).

Si vous êtes retenu(e) pour la présélection, vous serez convoqué(e) à un

entretien de 30 minutes

à l'issue de la période de dépôt des candidatures.

Date limite de dépôt des candidatures

: Lundi

23 novembre 2026 à 23 h 59

, heure de Paris.

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English version

M2 / ING3 INTERNSHIP OFFER (6 MONTHS)

Project title: Multi-scale modelling of carbazole-based hybrid vitrimer matrices for self-healing photovoltaics

Laboratory

: Laboratory of Physicochemistry of Polymers and Interfaces (LPPI).

https://lppi.cyu.fr/

Institution

: CY Cergy Paris Université, Neuville-sur-Oise Campus (95)

Duration

: 6 months (statutory internship allowance)

Proposed period

: February – July 2027

Supervisor

: Llinersy URANGA PINA (CPJ) (LPPI Modelling Research Team).

CONTEXT AND PROJECT SUMMARY

Halogenated perovskite photovoltaic cells are experiencing exceptional growth due to their high conversion efficiencies. However, their sensitivity to thermomechanical stresses and the formation of defects at the perovskite/hole transport layer (HTL) interfaces remain a major obstacle to their industrialisation.

To overcome these barriers, this project proposes to incorporate self-healing vitrimer networks of the vinylogue urethane (VUV) type, functionalised with carbazole motifs (hole transport properties). The aim of the internship is to study the isolated (bulk) hybrid material theoretically, at the molecular and mesoscopic levels, in order to evaluate its optoelectronic and thermomechanical performance prior to its integration at the perovskite interface.

THE INTERNSHIP HOLDER’S RESPONSIBILITIES

Working in direct collaboration with the project’s PhD student, the intern will be responsible for:

• Quantum chemistry (DFT / TD-DFT): Conformational studies and geometric optimisation of carbazole-VUV monomers. Calculation of boundary orbitals (HOMO/LUMO), energy gaps and hole reorganisation energies using Marcus theory.

• Force field parameterisation & Molecular dynamics (MD) modelling: Adjustment of missing dihedral parameters for the GAFF2/OPLS-AA force field. Construction of amorphous boxes (PACKMOL) representing different Carbazole-HTM/Linker-VUV stoichiometric ratios (e.g. 100:0, 80:20, 50:50).

• Conventional thermomechanical characterisation (LAMMPS): Carrying out thermal annealing cycles (NPT, from 500 K to 300 K). Extraction of lattice density, glass transition temperature and mechanical moduli, and analysis of the hydrogen bon