Doctoral position in experimental characterization of semiconductor nanocrystals — ETH Zürich

Description complète

Position au doctorat dans la caractérisation expérimentale des nanocristaux semi-conducteurs

100%, Zurich, durée déterminée

Le Laboratoire d'ingénierie des matériaux optiques (Prof. David J. Norris) du Département d'ingénierie mécanique et des procédés (D-MAVT) de l'ETH Zurich étudie la synthèse, la croissance, la structure et les propriétés optiques des nanomatériaux. Notre équipe interdisciplinaire et internationale combine la chimie des matériaux, la spectroscopie optique, la microscopie électronique, la modélisation théorique et la simulation numérique pour comprendre et contrôler les matériaux à l'échelle nanométrique.

Contexte du projet

Les cristaux semi-conducteurs à l'échelle du nanomètre présentent des propriétés optiques (p. ex. spectres d'absorption et d'émission) qui dépendent fortement de leur taille. Comme cette propriété est utile pour créer des matériaux optiques compatibles pour des applications optoélectroniques allant des écrans et des caméras infrarouges aux nanophotoniques et aux technologies quantiques, des synthèses chimiques ont été développées qui produisent des nanocristaux à partir de divers semi-conducteurs. Les protocoles les plus avancés sont ceux qui conduisent à des particules quasi-sphériques (appelées points quantiques colloïdaux). Cependant, même les nanocristaux les plus modernes contiennent des distributions de granulométrie et de morphologie qui limitent leur performance optique.

Deux classes de nanocristaux semi-conducteurs ont été découvertes comme exceptions à cette règle. Ils présentent une forme inhabituelle de croissance « discrète », sautant entre une série de tailles spécifiques. En particulier, les nanocristaux de taille "magique" se développent à travers une séquence de tailles bien définies. Cette observation suggère que des nanocristaux aux dimensions particulièrement précises peuvent être possibles.

Le but principal de ce projet est de déterminer dans quelle mesure les nanocristaux de taille magique individuelle approchent la perfection à l'échelle atomique et comment leur taille, forme, composition, chimie de surface et structure influencent leurs propriétés optiques. La microscopie et la spectroscopie à particules simples seront utilisées pour découvrir les variations qui sont cachées dans les mesures conventionnelles. La compréhension qui en résultera guidera la synthèse et l'optimisation des nanocristaux semi-conducteurs pour des applications nécessitant des propriétés optiques très uniformes.

Description du poste

Le doctorant caractérisera les nanocristaux semi-conducteurs en utilisant des techniques expérimentales optiques et structurelles complémentaires. L'accent initial sera mis sur les nanocristaux de la taille magique du CdSe, les travaux s'étendant ensuite aux nanocristaux de différentes tailles, compositions, traitements de surface et hétérostructures, y compris les nanocristaux de noyau/coque et InP.

Le projet étudiera comment les variations de la taille, de la forme, de la composition, de la chimie de surface et de la structure des nanocristaux influencent les propriétés optiques. L'ensemble et la spectroscopie monoparticulaire serviront à quantifier l'hétérogénéité optique et à déterminer dans quelle mesure les nanocristaux de taille magique approchent la perfection à l'échelle atomique. Les mesures permettront d'examiner les propriétés telles que les linéarités d'émission, la dynamique de l'état excité, les fluctuations spectrales et la pertinence de certains nanocristaux en tant qu'émetteurs monophotons.

Ces études optiques seront complétées par une caractérisation structurale avancée. En particulier, l'étudiant utilisera la microscopie électronique cryogénique et l'analyse monoparticulaire pour déterminer les structures tridimensionnelles des nanocristaux semi-conducteurs à résolution quasi-atomique ou atomique. Les expériences porteront sur la forme des nanocristaux, y compris la possibilité de tronquer les nanocristaux de taille magique tétraédrique, et la façon dont ils varient selon la taille des particules, la composition des matériaux, le traitement de surface et la procédure d'isolement.

Le doctorant travaillera en étroite collaboration avec les chercheurs responsables de la synthèse nanocristale et de la modélisation théorique. Cette interaction est au cœur du projet : des échantillons avancés seront fournis pour des mesures optiques et structurales, tandis que les résultats de caractérisation orienteront les améliorations dans la synthèse nanocristalle, le traitement de surface et le contrôle structural. Les expériences utiliseront l'infrastructure de microscopie optique et de spectroscopie du laboratoire ainsi que les installations de microscopie électronique de pointe disponibles à l'ETH Zurich. En plus de la recherche, le doctorant contribuera aux activités générales de laboratoire et aura la possibilité de participer à l'enseignement et à la supervision des étudiants de baccalauréat et de maîtrise.

Profil

Nous recherchons un candidat curieux, motivé et autodidacte qui s'intéresse beaucoup à la caractérisation expérimentale des nanomatériaux. Les candidats doivent détenir ou être près de terminer un diplôme de maîtrise en chimie, génie chimique, sciences des matériaux, génie mécanique, nanoscience, physique ou une discipline étroitement liée. L'expérience dans un ou plusieurs des domaines suivants serait avantageuse:

• Spectroscopie ou microscopie optique
• Mesures résolues dans le temps ou monoparticules
• Microscopie électronique
• Traitement de l'image, reconstruction tridimensionnelle ou analyse monoparticulaire
• Nanocristaux semi-conducteurs, points quantiques ou autres matériaux nanométriques
• Apprentissage automatique
• Programmation scientifique et analyse des données quantitatives

Aucune expérience préalable de chaque technique utilisée dans le projet n'est requise. Le candidat retenu devrait toutefois avoir une solide base expérimentale et quantitative et un enthousiasme pour apprendre de nouvelles méthodes de caractérisation optique et structurelle. L'excellence académique, une approche professionnelle de la recherche, une pratique de laboratoire prudente et la capacité de travailler de façon indépendante sont attendues. Le candidat doit être en mesure de communiquer couramment en anglais, tant oralement que par écrit, et devrait apprécier de travailler dans un environnement de recherche collaboratif et international.

Nous offrons

Nous proposons un projet de doctorat stimulant sur les nanomatériaux utilisant des techniques expérimentales de pointe. Le candidat retenu se joindra à un groupe de recherche collaboratif et international et recevra une formation aux méthodes complémentaires de caractérisation optique et structurelle. Le projet offre des possibilités de collaboration avec des spécialistes de la synthèse nanocristale, de la modélisation théorique et de la microscopie avancée, ainsi que de participation à des conférences internationales et de supervision de projets de recherche étudiants.

Le poste est basé au Département d'Ingénierie Mécanique et Procédée (D-MAVT) de l'ETH Zurich à Zurich, Suisse. L'étudiant aura accès à l'infrastructure de microscopie optique et de spectroscopie du laboratoire, y compris les sources laser avancées, les spectromètres, les détecteurs et les équipements cryogéniques. Le projet bénéficiera également des installations et de l'expertise de microscopie électronique de calibre mondial de Zurich. D-MAVT est un département interdisciplinaire qui comprend le génie mécanique, le génie chimique et biomédical, ainsi que la robotique et le contrôle. ETH Zurich offre un environnement scientifique exceptionnel avec de nombreuses possibilités de collaboration dans les domaines de la science des matériaux, de la chimie, de la physique et de l'ingénierie.

Nous apprécions la diversité et la durabilité

Conformément à nos valeurs , ETH Zurich encourage une culture inclusive. Nous favorisons l'égalité des chances, valorisons la diversité et favorisons un environnement de travail et d'apprentissage dans lequel les droits et la dignité de tous nos employés et étudiants sont respectés. Visitez notre site Web sur l'égalité des chances et la diversité pour découvrir comment nous garantissons un environnement équitable et ouvert qui permet à chacun de grandir et de prospérer. La durabilité est une valeur fondamentale pour nous – nous travaillons constamment vers un avenir neutre sur le plan climatique.

Curieux ? Nous aussi.

Nous sommes impatients de recevoir votre demande en ligne avec les documents suivants :

• Une lettre d'accompagnement décrivant votre motivation pour le poste, votre expérience de recherche pertinente et vos principales réalisations scientifiques à ce jour (max. deux pages)
• Un CV
• Diplômes et notes de cours
• Coordonnées pour au moins trois références académiques ou professionnelles

De plus amples informations sur notre laboratoire sont disponibles sur notre site web. Les questions concernant le poste doivent être adressées au Prof. David J. Norris, [email protected] (aucune demande).

Veuillez noter que nous acceptons exclusivement les demandes soumises par notre portail en ligne. Les demandes par courriel ou par la poste ne seront pas prises en considération.

Nous recrutons un doctorant à temps plein dont la date de début est prévue à compter du 1er octobre 2026.

Le poste de doctorat est prévu pour quatre ans à 100% d'emploi et sera supervisé par le Prof. Dr David J. Norris. Le poste est conditionnel à l'admission au programme de doctorat à l'ETH Zurich.

Nous tenons à souligner que la présélection est effectuée par les recruteurs responsables et non par l'intelligence artificielle.

A propos de l'ETH Zürich

ETH Zurich est l'une des plus grandes universités du monde spécialisées dans la science et la technologie. Nous sommes réputés pour notre excellente éducation, recherche fondamentale de pointe et transfert direct de nouvelles connaissances dans la société. Plus de 30 000 personnes de plus de 120 pays trouvent notre l'université d'être un lieu qui favorise la pensée indépendante et un environnement qui inspire l'excellence. Situé au cœur de l'Europe, mais forgeant des liens partout dans le monde, nous travaillons ensemble pour développer des solutions aux défis mondiaux d'aujourd'hui et de demain.

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