LDD3 Parcours Frédéric Joliot-Curie

Electrophilie, nucléophilie, réaction de substitution nucléophile, élimination, stéréochimie, conformation

Le programme se décline en une partie de cours appliqués et une partie expérimentale.

La partie cours appliqué se divise en deux grands chapitres :

• Composés organométalliques (organomagnésiens, organolithiens, organocuprates et organozinciques)
• Propriétés et réactivités des dérivés carbonylés et carboxylés.

Une attention particulière sera donnée

• d’une part à la formation de liaison C-hétéroatome à travers l’étude de réactions d’additions de divers nucléophiles (alcools, amines, thiols) sur les composés carbonylés ou encore l’?-halogénation
• et d’autre part à la formation de liaison C-C à l’aide de la réaction d’organométalliques sur les dérivés carbonylés/carboxylés, ou au travers de la réactivité d’énolates, énols et leurs équivalents synthétiques (énamines, métalloénamines et éthers d’énols silylés)

L’étude de l’induction stéréochimique potentielle liée à l’addition nucléophile sur des fonctions carbonyles, la chimio- et régiosélectivité seront également abordés.
La formation de liaison C-C sera complétée par les réactions d’addition Michael avec les équivalents d’énolates, de nitroalcanes, les carbones soufrés et les réactifs organocuivreux, ainsi que l’annélation de Robinson. Pour les composés carboxylés et des composés ?-dicarbonylés, les méthodes d’inter-conversions seront présentées au travers des réactions d’addition-élimination, d’addition réductrice (organométalliques, hydrures métalliques), de réarrangement (Hofmann, Curtius), de Réformatski, de Claisen ou par l’action de diazométhane.

Travail expérimental :
organomagnésiens et dérivés carbonylés
Travail sous atmosphère inerte, méthodes d’analyse et de purification
Rédaction des protocoles de synthèses, de purification, des résultats d’analyse

Les fonctions carbonyles et carboxyles sont omniprésentes dans les molécules naturelles ou encore les molécules d’intérêt pharmacologique. Les composés comportant ces fonctions constituent par ailleurs des intermédiaires de choix lors de synthèses multiétapes.

L’objectif de ce module est de

• maitriser les propriétés et les réactivités des dérivés carbonylés, carboxylés, organométalliques
• appliquer la connaissance des propriétés de ces dérivés lors de l’élaboration de stratégies de synthèses multiétapes de molécules polyfonctionnelles d’intérêts.
• formuler un raisonnement rigoureux
• mettre en œuvre des techniques de synthèse, de purification et d’analyse courantes, mettre en place des réactions sous atmosphère inerte
• savoir rédiger un protocole de type cahier de laboratoire

Partie cours appliqués : cours/TD
Partie expérimentale : travail individuel en laboratoire de synthèse.

Vollhardt, Schore « Traité de chimie organique » De Boeck Université ; Clayden, Greeves, Warren Wothers, « Chimie Organique » DeBoeck

Description des métaux de transition (configuration électronique, description des orbitales d)
Description des ligands : denticité, hapticité
Nomenclature des complexes
Géométrie des complexes et isomérie des complexes
Décompte électronique des électrons de valence du complexe : modèle ionique et covalent

Structure électronique des métaux de transition dans un champ de ligands au niveau moléculaire :

• Approche de la structure électronique par le modèle du champ cristallin

-Construction des diagrammes d’OM par la théorie des groupes (interaction sigma et pi)
-Modèle du recouvrement angulaire
-Comparaison et limites des différents modèles (champ cristallin, OM, recouvrement angulaire)
-Corrélation structure électronique / propriétés en fonction de la nature du métal (position dans le tableau périodique, degré d’oxydation, configuration électronique) et des ligands (ligands sigma donneurs, donneurs, accepteurs)
-spectroscopie d’absorption électronique des complexes des métaux de transition (règles de sélection, diagramme d’Orgel, diagramme Tanabé – Sugano):
-Approche champ faible
-Approche champ fort

Travaux pratiques
-Synthèse et étude par spectroscopie UV-visible de quelques complexes de Cu II (d9) et du Vanadium IV (d1) (utilisation du modèle de champ cristallin pour déterminer D0, classement de quelques ligands au sein de la série spectrochimique des ligands)
-Manipulation sous atmosphère inerte : Synthèse du[Cosalen] et fixation de O2

Savoir expliquer la structure électronique des métaux de transition dans un champ de ligands au niveau moléculaire par le modèle du champ cristallin, la construction de diagramme d’OM en utilisant la théorie des groupes (interactions sigma et p) et la théorie du recouvrement angulaire
-Savoir analyser les limites des différents modèles (champ cristallin, OM, recouvrement angulaire) et être capable de choisir et utiliser le modèle approprié pour répondre à un problème donné

• Utiliser la spectroscopie d’absorption électronique pour accéder expérimentalement à la structure électronique des complexes des métaux de transition (règles de sélection, diagramme d’Orgel, diagramme Tanabé – Sugano):
  Approche champ faible
  Approche champ fort

K.F. Purcell, J.C. Kotz, Inorganic Chemistry, Saunders, Philadelphie, 1985
D.F. Shriver, P.W. Atkins, Inorganic Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 1999
J. E. Huheey, E.A. Keiter, R.L. Keiter, Chimie inorganique, de Boeck, Paris, 1996
S.F.A. Kettle, Symétrie et structure : théorie des groupes en chimie, Masson, Paris, 1997
G. L. Miessler and D. A. Tarr, Inorganic Chemistry, 2nd Edition, Prentice Hall, 1999

Chimie des solutions (calculs de pH, pKs) Avoir des notions sur le principes et l’utilisation des techniques expérimentales suivantes : conductimétrie, potentiométrie, spectrophotométrie, RMN, IR. Principe d’un dosage par étalonnage et d’un titrage Cinétique formelle Réactions et mécanismes des substitution nucléophile d’ordre 1 et 2 (SN1, SN2, Sni…) et élimination (E1, E2, E1cb…). Notion de stéréochimie (règles CIP, définition, nomenclatures)

La connaissance et la compréhension approfondie de la structure tridimensionnelle et de la réactivité potentielle d’une molécule permettant d’envisager des voies synthèse simples jusqu’à des synthèse multi-étapes complexes est une compétence que tout chimiste organicien se doit de maîtriser.

La description correcte des caractéristiques stéréochimiques d’une molécule et la comparaison de ces dernières à d’autres molécules est essentielle dans le cadre de l’étude d’une voie de synthèse. Ce module développe les fondements de la stéréochimie : analyse conformationnelle, stéréoisomérie de configuration, activité optique en absence de carbone asymétrique. Les outls de représentation que sont Fischer, Cram et Newman sont également développés.

Partant de constatations expérimentales, les grands modèles de mécanismes sont développés. Les aspects cinétiques, thermodynamiques, orbitalaires ainsi que stéréochimiques sont abordés pour étayer ces mécanismes et faire le lien entre structure, conditions réactionnelles (rôle du solvant…) et réactivité permettant ainsi d’avoir entre les mains les outils de base nécessaire à l’étude et à la compréhension de nombreuses réactions de chimie organique.

En effet, l’obtention de molécules organiques élaborées s’appuie sur la prévision de la réactivité de liaisons ou fonctions caractéristiques. Ce module constitue également une approche stratégique de synthèse organique via l’étude de grands mécanismes ioniques, radicalaires ou concertés : additions sur les alcènes, substitution nucléophile et électrophile aromatique et hétéroaromatique, ou encore réactivité nucléophile et d’oxydation des alcools, phénols et amines.

Ces connaissances théoriques seront ensuite mises en œuvre dans le cadre de travaux pratiques portant sur des manipulations expérimentales courantes qui doivent être maîtriser par tout chimiste organicien (synthèse organique, extraction, chromatographie).

Comprendre les mécanismes : additions sur les alcènes, substitution électrophiles aromatiques (y compris hétéro-aromatique), substitution nucléophiles aromatiques, réactivité des alcools, des phénols et des amines (oxydation, nucléophilie). Maitriser l’analyse conformationnelle et la stéréoisomérie (relations structure / réactivité), détermination de configuration absolue. Interpréter les réactivité (contrôle cinétique / orbitalaire), étude de profils réactionnels, d’états de transition et d’intermédiaires réactionnels. Identifier l’influence des conditions réactionnelles (rôle du solvant, température, atmosphère…) Mettre en œuvre les connaissances théoriques dans le cadre de travaux pratique expérimentaux

Vollhardt, Schore « Traité de chimie organique » De Boeck Université ; Clayden, Greeves, Warren Wothers, « Chimie Organique » DeBoeck

Mécanique quantique, structure électronique des atomes, OA, OM

Chapitre I : Structure électronique d’un atome et termes spectroscopiques
Chapitre II : Niveaux d’énergie de l’atome et orbitales atomiques : détermination numérique
Chapitre III : Structure électronique des molécules - Approximations fondamentales
Chapitre IV : Méthodes de Chimie quantique
Chapitre V : Méthodes qualitatives et théorie des OM
Chapitre VI : Structure et réactivité vues par les deux approches

Connaître les concepts de base de la chimie théorique
Maîtriser la description de la structure électronique des atomes et des molécules par des approches qualitatives et quantitatives
Analyser les caractéristiques de stabilité et de réactivité de molécules à l’aide de données numériques

Solutions des équations différentielles d’ordre 2 : ay’’+by=0 ; Diagonalisation de matrices 2x2 et 3x3

Introduction à la mécanique quantique (aspects indépendant du temps)
Equations de Schrödinger
Postulats et outils (opérateurs, équations aux valeurs propres)
Oscillateur harmonique linéaire et à deux dimensions. Vibration des molécules polyatomiques, modes normaux
Méthodes de résolution approchées, méthode des perturbations, méthode des variations
Moment cinétique orbital et spin
Atomes hydrogénoïdes
Composition de moments cinétiques

Le but du module est de conduire à une connaissance approfondie des notions de base de la mécanique quantique qui seront utilisées dans d’autres modules dont la spectroscopie et la chimie théorique. Un objectif est d’apprendre à développer un sens de la modélisation et un sens quantique, c'est à dire penser en termes de fonctions d’ondes et d’états et à acquérir une base solide concernant les concepts de la physico-chimie.

Cours magistraux; séances de travaux dirigés ; utilisation de CDF (applications graphiques interactives).
Séances de soutien pour accompagner les étudiants (utilisation des outils mathématiques)

Introduction à la théorie quantique. Concepts, pratique et applications. Michèle Desouter-Lecomte, Yves Justum, Xavier Chapuisat. Editions Ellipses, Paris, 2017

Mécanique quantique ; Description de la lumière (onde vs particule).

L'interaction lumière-matière est envisagée dans le cadre de l'interaction dipolaire-électrique. Les règles de sélection et les applications spectroscopiques des transitions impliquées sont considérées aussi bien pour les atomes que pour les molécules diatomiques dans leur état électronique fondamental (spectroscopie de rotation pure et de rotation-vibration).

Plan :
Introduction – Interaction matière rayonnement
Description d’un atome : de l’atome d’hydrogène aux atomes polyélectroniques
L’interaction spin-orbite
Action d’un champ externe sur un atome : l’effet Zeeman
Transitions optiques dans les atomes
Introduction à la structure moléculaire
Spectroscopies micro-onde et infra-rouge dans la molécule diatomique
Spectroscopie Raman, exemple de spectroscopie non linéaire

Une manipulation de travaux pratiques : Effet Zeeman dans les atomes

Connaître la description complète des états atomiques, déterminer le degré d'approximation suffisant et développer le formalisme adapté
Utiliser les transitions atomiques dipolaires électriques comme outil d'analyse élémentaire
Connaître la description de la structure moléculaire (électronique, vibrationnelle, rotationnelle)
Maîtriser les modèles de description de la rotation et de la vibration des molécules diatomiques.

J.M. Hollas, Spectroscopie
B. Cagnac & J.C. Pebay-Peyroula, Physique Atomique
J.-L. Badevant, Mécanique quantique
Atkins, Chimie Physique

définition de l'état cristallin, géométrie euclidienne et opérations de symétrie (translation, rotation, réflexion), optique ondulatoire (interférence), électronégativité, types d'empilement d'atomes.

Cristallographie

• Réseaux
• Groupes ponctuels
• Groupes d'espace

-Table internationale de cristallographie et description structurale

Diffraction des rayons X :

• Nature des rayons X
• Interaction rayons X - matière
• Diffraction des rayons X
• Techniques et applications

Chimie du solide :

• Liaisons dans les solides, structure de bande et propriétés associées
• Analyse de l’état cristallin et structures types
• Modèle ionique : règles de Pauling, énergie de réseau, écart au modèle

Savoir décrire une structure : enchaînement des polyèdres de coordination, lecture des tables internationales de cristallographie.
Savoir exploiter un diagramme de diffraction des rayons X
Connaître et prévoir les différents modèles de liaisons chimiques, les propriétés qui les caractérisent et les structures cristallines types.
Synthétiser par réaction à l'état solide et analyser par diffraction des rayons X des composés cristallins

Cristallographie géométrique et radiocristallographie, Rousseau, Dunod
Chimie des solides, Marucco, EDP Science
Introduction à la chimie du solide, Lesley Smart and Elaine Moore, Masson
Le solide cristallin, Robert Collongues, PUF

Notions de base en oxydo-réduction ; Chimie des solutions

Rappels thermodynamiques
Potentiel chimique en phase condensée
Mélange idéal - mélange réel. Mesurer l’écart à l’idéalité.
Coefficients d’activités. Cas des solutions.
Modèle de Debye-Hückel
Modèle de Born
Equilibres électrochimiques. Conversion énergie électrique- énergie chimique
Potentiel et enthalpie libre électrochimiques
Loi de Nernst
Paramètres influençant l’équilibre électrochimique
Cellules électrochimiques : piles, accumulateurs, électrolyseurs
Diagrammes E=f(pH) et E=f(pL)
Les électrolytes
Electrolytes forts et faibles
Mobilité. Nombre de transport. Conductivité ionique
L’interface électrochimique
Modélisation de l’interface. Double couche
Phénomènes capacitifs et électrocapillaires.
Stockage de charge : capacitif vs. Faradique
Courbes intensité-potentiel
Rôle du transport
Révers

Maîtriser les différents aspects de la réaction électrochimique et de son caractère interfacial : thermodynamique, cinétique, conduction ionique, stockage des charges.

Y. Vercher, F. Lemaitre De l’oxydoréduction à l’électrochimie, Ellipses
F. Miomandre, S. Sadki, P. Audebert, R. Méallet, Electrochimie : des concepts aux applications, Dunod.

Attendus de l'UE Langue-Anglais3 : Niveau B2 minimum dans les 5 compétences linguistiques.

ANGLAIS DE SPÉCIALITÉ. Cette UE s'inscrit dans la continuité de l'UE Langue-Anglais2 tout en introduisant un
travail sur la langue de spécialité (scientifique et/ou de l'entreprise) : on prolongera l'approche actionnelle dans les 5 compétences (compréhension orale et écrite, expression écrite, expression orale en continu et en interaction) à partir de thèmes choisis selon la filière (interaction à travers de documents écrits et/ou audiovisuels centrés sur une problématique et un scénario de communication). La communication interculturelle pourra être abordée dans le cadre du cours.

Le travail se fera par groupes de niveau.

Attendus de l'UE Langue-Anglais4 : Niveau B2+/C1 dans les 5 compétences linguistiques.

ANGLAIS DE SPÉCIALITÉ. Cette UE s'inscrit dans la continuité de l'UE Langue-Anglais3 et le travail sur la langue de spécialité (scientifique et/ou à visée professionnelle) : on prolongera l'approche actionnelle dans les 5 compétences et on s'attachera à la préparation de l'étudiant aux différentes tâches liées à son activité scientifique telles que la rédaction d'un compte rendu d'expérience, le commentaire d'un graphique, la desciption d'un processus mais aussi à son insertion dans le monde professionnel : rédaction d'un CV ou d'une lettre de motivation en vue d'un stage... On proposera une initiation au débat ainsi qu'un entraînement à la certification CLES 2.

Le travail se fera par groupes de niveau.

Acquérir une démarche scientifique d’investigation : observer, analyser et se questionner sur les résultats d’une expérience pour proposer de nouvelles pistes de travail et/ou des améliorations. Communiquer sur des résultats d’expériences : décrire, analyser et critiquer des résultats expérimentaux, concevoir un poster scientifique, écrire un article scientifique, réaliser une vidéo scientifique et une communication orale.

Réalisation d’activités expérimentales Les différents rendus d’expérience font l’objet de corrections itératives par les enseignant•es Cette UE nécessite un important travail personnel de la part des étudiant.es, pour la production des rendus de chaque TP Les différents rendus d’expérience font l’objet de corrections itératives par les enseignant•es.

http://chimactiv.agroparistech.fr/fr

Acquérir une démarche scientifique d’investigation : observer, analyser et se questionner sur les résultats d’une expérience pour proposer de nouvelles pistes de travail et/ou des améliorations. Communiquer sur des résultats d’expériences : décrire, analyser et critiquer des résultats expérimentaux, concevoir un poster scientifique, écrire un article scientifique, réaliser une vidéo scientifique et une communication orale.

Réalisation d’activités expérimentales Les différents rendus d’expérience font l’objet de corrections itératives par les enseignant•es Cette UE nécessite un important travail personnel de la part des étudiant.es, pour la production des rendus de chaque TP Les différents rendus d’expérience font l’objet de corrections itératives par les enseignant•es.

http://chimactiv.agroparistech.fr/fr

- Un niveau d’anglais scientifique de base permettant de lire les documents scientifiques fournis
- Programme de chimie générale et de physico-chimie de niveau L1 à L3.

L’UE fonctionne sous la forme de séances de cours où les différents thèmes seront introduits et expliqués. A la suite, les étudiants sont répartis par groupes de 4-5 (au max.) avec un sujet bibliographique alloué à chaque groupe, et une problématique à résoudre. Ces sujets (en lien direct avec les thèmes abordés en cours) sont accompagnés de documents scientifiques (articles, extraits de livres ou de thèses, en anglais et en français) que chaque groupe doit étudier (une grille de lecture et un questionnaire les guident dans cette étude) pour en faire une synthèse critique sous forme d’un court rapport écrit et d’une présentation orale qui se fera en présence de l’ensemble des étudiants de l’UE. Des séances de TD sont consacrées à aider et guider chaque groupe dans son étude bibliographique.
Thèmes principaux proposés : 
- "Poussières et gaz dans le milieu interstellaire" : les briques initiales. Focalisation sur la photochimie des glaces et la confrontation entre simulations numérique et expérimentale, et observations astrophysiques. 
- "Les petits corps du Système solaire et l'histoire de sa formation" :  l'archéologie spatiale. Ce thème parlera des astéroïdes, des comètes, et des missions spatiales actuelles ou récentes les concernant, ainsi que des poussières extraterrestres et météorites qu'on analyse en laboratoire. On se focalisera ici sur l'aspect "chimie du carbone" et sur les techniques d'analyse physico-chimique. 
- "Chimie du soufre sur Io" : un exemple d'objet totalement dépourvu de carbone et d'hydrogène et de ce point de vue totalement "exotique" pour la chimie classique étudiée habituellement. Modélisation thermodynamique des volcans d’Io et simulation expérimentale de la chimie du soufre à sa surface.

Il s’agit d’une UE d’introduction à l’Astrochimie dont l’objectif principal est de montrer aux étudiants comment on s'appuie sur différents domaines de la chimie et connaissances de base en chimie pour étudier et comprendre l'histoire de la matière dans notre Système solaire et au-delà. 
Pour cela, l’UE se focalisera sur quelques objets astrophysiques pouvant varier d’une année à l’autre et qui seront abordés suivant le type de chimie ou domaine chimique les concernant.

Effectif : 25 étudiants au maximum.
Les étudiants seront notés sur leurs rapports écrits et sur leurs présentations orales. Le travail collectif et l’investissement individuel seront tous deux pris en compte.

- « Sciences de la Terre et de l’Univers », sous la direction de J-Y Daniel, Ed. Vuibert.
- « Aux confins du système solaire », A. Doressoundiram, E. Lellouch, Ed. Belin – Pour la Science.
- « A la rencontre des comètes – De Halley à Rosetta », J. Lequeux, Th. Encrenaz, ED. Belin – Pour la Science.
- « Astronomie et Astrophysique », A. Acker, Ed. Sciences sup.

Matériaux pour l'énergie nucléaire : définition ; classes de matériaux en fonction des applications (combustible, réacteur, entreposage ou stockage) ; spécificité des matériaux nucléaires : environnements radiatifs ; classification de sources d'irradiation en termes d'endommagement des solides (particules chargées : ions, électrons, positrons, neutrons, photons). Simulation expérimentale des effets de l'irradiation par faisceaux d'ions accélérés.
Physique de l'irradiation à l'échelle atomique : mécanismes d'interactions ; processus balistiques et électroniques ; mécanismes de création de défauts ; calcul de nombre de dpa (déplacements par atome) ; modélisation de l'endommagement par excitation électronique ; code de simulation SRIM.
Comportement sous irradiation de quelques matériaux pour le nucléaire : combustibles et matrices de transmutation (matériaux céramiques) ; aciers de cuve et gaine de zircalloy ; matrices d'entreposage et de stockage.
TP : utilisation du code de simulation SRIM (Stopping and Range of Ions in Matter) ; application à l'endommagement d'un combustible nucléaire (fragments de fission de l'uranium, désintégration alpha des actinides).

• Connaitre les grandes classes de matériaux d’intérêt pour le nucléaire
• Identifier les sources de l’irradiation (particules neutres et chargées) et les classer selon leur importance en termes d’endommagement des matériaux
• Comprendre comment l’irradiation des solides déplace des atomes, crée des défauts atomiques et électroniques, et leurs conséquences sur les propriétés physico-chimiques des matériaux
MOTS CLES : chimie des matériaux ; irradiation ; défauts dans les solides ; déplacements atomiques et électroniques

Bases de la chimie et de la physico-chimie

Volet diagnostic : de la molécule au dispositif et imagerie de métabolites.
L’objectif de cette partie de l’UE est de partir des connaissances des cinq précédents semestres de licence en chimie pour les repositionner dans les domaines de la chimie supramoléculaire, des moteurs moléculaires et de la chimie de surface ainsi que de la chimie pour les technologies salle blanche. En partant de la molécule qui régit l’affinité avec un analyte, les grandes classes de capteurs miniaturisés seront décrites pour aboutir aux dispositifs fonctionnels. Ceci sera illustré par l’exemple des puces dédiées diagnostic des troubles du mouvement par l’analyse du liquide céphalo rachidien.
Une initiation aux surfaces fonctionnalisées par des objets nanoluminescents sera proposée sous forme d’analyse d’articles. La question du diagnostic avec de telles surfaces sera investiguée (nanoparticules sensibles vs molécules sensibles). Les nano-objets présentés pourront faire écho à ceux présentés en seconde partie du module (voir plus bas).
Enfin un séminaire sur l’imagerie de métabolites et une visite seront proposés. Un Séminaire sur la microfluidique par un intervenant EUGLOH (Lund) sera donné.

Volet thérapie : molécules et nanoagents contre le cancer
L’objectif est de mettre à profit les connaissances des étudiants acquises les semestres précédents pour comprendre l’élaboration de molécules ou nanoagents pour la thérapie du cancer. Cette partie portera sur des aspects variés et se fera sous forme de séminaires donnés par des chimistes, physico-chimistes ou biochimistes. Ils porteront notamment sur :

Les « drugs delivery » (la délivrance de médicaments) pour le cancer ; L’élaboration de nanoparticules radioamplificatrices ; La radio immunothérapie

Une visite de start up sera proposée.

L’objectif principal de cette UE serait d’illustrer la relation étroite qui existe entre la chimie, la physico-chimie et la santé.

Enseignement avec cours magistraux. Des formats non conventionnels seront aussi présents : projets, séminaires, 2 visites.

Documents pédagogiques disponibles sur e-campus.

L’unité d’enseignement requiert des notions élémentaires de spectroscopie (absorption UV-Vis, fluorescence) et d’électrochimie (loi de Nernst). Aucun prérequis n’est demandé en biologie. Les étudiants doivent être familiers avec la démarche expérimentale et l’analyse de données physico-chimiques.

Introduction des notions de biologie nécessaires (protéines, ADN, éléments de biologie cellulaire)
Absorption UV-Vis : Qu’elles sont les informations qu’on peut obtenir sur une macromolécule avec son spectre d’absorption.
Fluorescence :

Applications de la fluorescence en biologie de la macromolécule (structure, fonction) à la cellule (imagerie de fluorescence, dynamique et interaction des protéines ; physicochimie du milieu cellulaire) Capteurs, dispositifs analytiques

Electrochimie :

Compréhension des mécanismes de transfert d’électrons dans les molécules biologiques (introduction à la voltamétrie cyclique) Capteurs électrochimiques Application en biologie cellulaire (microélectrodes, microscopie électrochimique)

Travaux pratiques

Manip1 : Fonctionnement d’un capteur à glucose pour le suivi du diabète Manip2 : Suivi de la production de radicaux libres et activité superoxyde dismutase Manip3&4 : Etude expérimentale et théorique de chromophores de protéines fluorescentes de la famille des GFP

Manip5 : Observation des interactions protéines-protéines en cellule vivante par FRET.

Rendre compte d’expériences menées. Elaborer des hypothèses.

L’enseignement se déroule au semestre 6. Il comprend 9 h de cours/TD intégrés et 13,5 h de travaux pratiques en présentiel. L’effectif est limité à 15 étudiants. L’enseignement combine cours magistraux, TD intégrés et expérimentations en laboratoire. Les étudiants sont impliqués dans l’analyse et la discussion de leurs résultats. L’évaluation repose à parts égales sur un examen final et les comptes rendus de TP (50/50). Les séances privilégient l’interactivité et l’approche par problèmes concrets. Les supports de cours et les articles récents sur la biophysique expérimentale sont fournis par les enseignants.

Miomandre F., Sadki S., Audebert P., Méallet-Renault R. Électrochimie – Des concepts aux applications, Éd. Dunod. et Ouvrages de biochimie structurale et de spectroscopie appliquée aux biomolécules.

Bases de cristallographie et structure des solides
Bases d'atomistiques
Bases d'électrochimie et oxydo-réduction

Cours/TD :
1. Contexte 1.1 Les différentes sources et formes d’énergie 1.2 Changement climatique et transition énergétique
2. « Solaire » 2.1 L’effet photoélectrique : fonctionnement d’une cellule solaire 2.2 Technologies actuelles et futures : matériaux, méthodes de fabrication 2.3 Recyclage
3.  « Conversion et stockage électrochimique de l’énergie » 3.1 L’hydrogène comme vecteur énergétique (modes de production et de stockage) 3.2 Stockage et conversion électrochimique (batteries, supercondensateurs…)
TP :
projets expérimentaux sur plateforme (hydogène, batteries)

1. Comprendre la place des matériaux dans la transition énergétique 
2. Comprendre les principes de fonctionnement d’un panneau solaire et les enjeux en termes de fabrication et de matériaux 
3. Connaître les technologies clés de la filière hydrogène 
4. Connaître le principe de fonctionnement et les matériaux utilisés dans les batteries

L'enseignement combinera des cours/TD "classiques", des projets expérimentaux sur plateforme, et du travail personnel sous forme de projet de recherche bibliographique.

Documents pédagogiques disponibles sur e-campus et bibliographie donnée en séance.

Chimie physique et analytique niveau L2, Chimie des solutions niveau L2, Chimie Organique niveau L2.

Contenu théorique :
    1. Introduction à la photophysique et à la photochimie
        1.1.  Introduction 
            1.1.1. Bref historique
            1.1.2. Nature de la lumière 
            1.1.3. Interaction lumière-matière
        1.2.  Etats excités et spectroscopies
            1.2.1. Rappels sur les états d’énergie : diagramme de Perrin-Jablonski
            1.2.2. Spectroscopie électronique
            1.2.3. Spectroscopie des molécules organiques (alcènes, diazo, carbonyles, aromatiques)
            1.2.4. Processus de relaxation et propriétés des états excités

    2. Quelques grandes réactions photochimiques et leurs applications
        2.1.  Les réactions de photoisomérisation 
            2.1.1. Introduction
            2.1.2. Cas des alcènes 
            2.1.3. Cas des composés azoïques
            2.1.4. Applications
        2.2.  La photochimie des carbonyles excités
            2.2.1. Introduction
            2.2.2. Réactions de photocycloadditions [2+2]
            2.2.3. Réactions de Norrish 
            2.2.4. Applications

Contenu pratique : 
    1. Travail expérimental et bibliographique en équipe sur une des problématiques de photophysique/photochimique proposées
    2. Visite de la plateforme photochimie organique de l’ICMMO
    3. Présentation de l’appareillage spécifique à la photophysique/photochimie

S’initier aux processus induits par la lumière : Principes fondamentaux de la photochimie et de la photophysique. Comprendre et détailler les principales réactions de composés chimiques dans un état excité. Etudier et mettre en œuvre expérimentalement des phénomènes ou réactions induits par la lumière et savoir en présenter les conclusions et perspectives.

Organisation :
Enseignements avec cours magistraux, travaux dirigés, travaux pratiques et visite d’un laboratoire de Recherche.
Mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés, tests en ligne).
Contrôle des connaissances :
Interrogations en TD, examen écrit, présentation orale et compte rendu/rapport écrit.

P- Photophysique et Photochimie : des fondements aux applications ; J. Delaire et al., EDP Sciences (2016)
 - Modern Molecular Photochemistry; N. J. Turro, University Science Books (1991)
 - Invitation à la fluorescence moléculaire ; B. Valeur, de Boeck Université (2004)
 - Méthodes et techniques de la chimie organique, D. Astruc (Chapitre 7) Presses Universitaires de Grenoble (1999)
 - Principles and Applications of Photochemistry; B. Wardle, Wiley (2009)

Notions sur les orbitales atomiques et moléculaires, notions de calcul matriciel, notions d’algèbre.

Dans la partie cours, nous aborderons brièvement l’évolution du matériel informatique (ordinateurs, hardware) et de la programmation scientifique (software) y compris les principes de l’intelligence artificielle appliquée aux sciences moléculaires. Pendant les séances de travaux dirigés (TD), les étudiants s’attaqueront, sous la supervision de l’enseignant, à des problèmes de programmation scientifique de difficulté croissante. Certaines de ces séances incluront de courtes discussions visant à éclairer des concepts informatiques et/ou scientifiques. Nous aurons également l’intervention d’un/une chercheur/chercheuse (France ou l’étranger) dans le domaine du développement de logiciels scientifiques en chimie théorique. Il ou elle présentera son parcours scientifique ainsi que ses travaux de recherche, et les étudiants auront préparé des questions à l’avance.   Enfin, lors de brèves discussions collectives, on abordera des thèmes d’actualité en lien avec la computation scientifique, notamment les avancées en matière de hardware, l’intelligence artificielle, les logiciels en libre distribution et les données ouvertes (open data).

L’objectif du cours est d’offrir aux étudiants une vision d’ensemble de la conception et l’implémentation des méthodes numériques utilisées dans les logiciels de simulation en chimie quantique moléculaire, au sens large. Le langage de programmation utilisé sera Python, en particulier avec la bibliothèque NumPy.

Les travaux dirigés, à l’ordinateur, seront en individuel. L’UE sera évaluée à partir des cahiers Jupyter. Les travaux dirigés peuvent être réalisés en français ou en anglais (choix personnel).

Tout le matériel est préparé en français et en anglais. Les étudiants peuvent choisir à chaque instant la langue de communication avec l’enseignant ainsi que la langue écrite des travaux.

N’importe quel cours Python, par exemple :
https://courspython.com/bases-python.html (français)
https://docs.python.org/3/tutorial/ (anglais)
https://realpython.com/ (anglais)

Bases de la chimie organique acquises lors des 4 semestres de Licence de Chimie ou de BUT.

-Substances Naturelles : définitions
-Les tensio-actifs : structure, chimie et applications
-Les Stéroïdes : structure, chimie et applications
-Les terpènes, structure, chimie et applications
-les Phénols : structure, chimie et applications

-Appliquer les bases de la chimie organique à la connaissance des principales familles de molécules pour la santé et la cosmétique
 -Identifier les composants d’une formulation cosmétique.

Cours/TD présentiels

Bases de chimie générale et organique de L1-L2.

L'UE se découpe en 2 parties : écotoxicologie /toxicologie de l'environnement, risque chimique/toxicologie humaine/toxicochimie, assurées par des intervenants variés des UFR Sciences et Pharmacie.
-Ecotoxicologie /toxicologie de l'environnement (La notion de pollution et de polluants ; les cycles biogéochimiques et leur perturbation par l’homme ; notions d'écotoxicologie et de toxicologie de l’environnement et effets sur les écosystèmes)
-Risque chimique/toxicologie humaine/ toxicochimie (Le risque chimique et physico-chimique ; origine et voies d'exposition aux xénobiotique ; toxicité aigue, chronique, relation dose-effet ; métabolisme des xénobiotiques ; effets cellulaires (cibles…) ; toxicité pour différents organes ; toxicité pour la reproduction ; perturbateurs endocriniens ; stress oxydant)

-Initier aux risques physico-chimiques, toxiques et écotoxiques liés entre autres aux activités de chimie (recherche / industrie) et à leur prévention
-Acquérir des notions de base sur l'action des substances étrangères (xénobiotiques) 
ex. médicaments, polluants 
           - sur l'organisme : toxicologie, toxicologie humaine, toxicochimie 
            - et sur les écosystèmes : écotoxicologie

Cours/conférence ou cours/TD selon les intervenants, avec pour certains un travail de TD/ED sur des publications de recherche. 
Mémoire et soutenance orale sur un sujet de toxicologie humaine ou écotoxicologie au choix, en trinômes. Documents supports des enseignements (diaporamas, articles, TD, bibliographie) disponibles sur ecampus.

LAMY Isabelle, FABURE Juliette, MOUGIN Christian. L'écotoxicologie en questions. 1ere édition. Editions Quae. Collection Les mémos de Quae. 2022. 108 p. ISBN: 978-2-7592-3455-4. eISBN: 978-2-7592-3456-1
PICOT, André ; MONTANDON, Frédéric (et al.). Écotoxicochimie appliquée aux hydrocarbures. Paris : Lavoisier, 2013. XXVIII-668p.
RAMADE François. Introduction à l’écochimie : les substances chimiques de l’écosphère à l’homme. Cachan : Éd. Lavoisier Tec & doc, 2011. XX-828 p.
COUMOUL, Xavier. Toxicologie. 2e & Edition. Malakoff : Dunod. 2023. Print. 
KHELFI et al. Tout-En-Un de Toxicologie. Issy-les-Moulineaux: Elsevier Masson. 2023. Print.

Chimie du solide / Thermodynamique / Chimie des solutions

Cours
-Les différentes classes de matériaux
-Propriétés des matériaux de structure : résistance mécanique et résistance à la corrosion
-Méthodes de caractérisation des matériaux
Cours/Conférences
-Les problématiques matériaux pour les très grandes infrastructures de recherche : cas du LHC au CERN et de ITER (fusion nucléaire);
-Les enjeux matériaux pour la construction d’une centrale nucléaire : étude de l’EPR ;
-Les matériaux dans le bâtiment : exemple du béton
TP

1. Propriétés mécaniques des métaux et alliages (traction, microdureté, résilience)
2. Méthodes microstructurales de caractérisation (MEB, micro optique)

Initiation dans le domaine des matériaux utilisés comme matériaux de structure et les matériaux spécifiques sous fortes contraintes environnementales (mécanique, chimique, thermique ou sous irradiation)

Enseignement de type classique avec cours magistraux et cours-conférence sur des domaines spécifiques, travaux pratiques ; projet et soutenance orale sur un sujet au choix ; Documents pédagogiques disponibles sur e-campus. Visite sur site de plateforme technique et scientifique d'intérêt.

Ashby et Jones : Matériaux 1. Propriétés et applications (ED. DUNOD)

Cette UE nécessite quelques prérequis : il est recommandé d’avoir des notions de base sur les systèmes colloïdaux et les émulsions, ainsi qu’une connaissance générale des principales familles de substances naturelles (huiles essentielles, extraits végétaux, etc.).

Cet enseignement consiste en une introduction à la cosmétologie et à ses diverses applications. Le plan de cours est le suivant :La réglementation
•        Les formes cosmétologiques
•        Les matières premièresQuatre séances de Travaux Pratiques pour illustrer des notions abordées en cours sont proposées :
•        Préparation d’une lotion ainsi que d’une eau micellaire démaquillantes
•        Préparation d’une crème cosmétique hydratante
•        Préparation d’un dentifrice
•        Formulation d’un vernis à ongles sensibles aux UV
Enfin,  un projet personnel réalisé en binôme sera proposé aux étudiants, il consistera en la préparation d’un produit cosmétique au choix répondant à des problématiques actuelles.

•        Formulation et développement
•        Les produits cosmétiques

Cet enseignement constitue une introduction à la formulation de produits cosmétiques. Il vise à familiariser les étudiants avec les principales stratégies employées dans l’industrie cosmétique pour concevoir et développer des produits destinés à un usage quotidien.

L’UE est organisée autour de cours magistraux, de travaux pratiques en laboratoire et d’une présentation de projet permettant de mettre en application les notions abordées.

Aubry J.-M., Sebag H., Formulation cosmétique — Matières premières, concepts et procédés innovants, EDP Sciences, 2006. vecteurs d’actifs et produits finis. Couteau C., Coiffard L., La formulation cosmétique à l’usage des professionnels et des amateurs, Moniteur des pharmacies, 2014. Pensé-Lhéritier A. (coord.), Conception des produits cosmétiques : La formulation (3e éd.), Cosmetic Valley, 2022.

Aucun pre-requis nécessaire

Le module de Gastronomie Moléculaire est une option d’ouverture : à l’aides des compétences acquises en sciences, en général, et plus spécifiquement en chimie, nous abordons les sciences des aliments et de leur transformation.

Appliquer les notions de chimie à la science des aliments et à leur transformation (réaction de caramélisation, réaction de Maillard, diagramme P-T, lyophilisation, cuisson etc…)

Développer les notions de matière molle et de colloïdes (émulsion, mousse, gel)

Mettre en place des protocoles d’études pour analyser l’effet d’un ou plusieurs paramètres sur la structure et les propriétés de textures

Rendre compte d’un travail expérimental (projet) écrit et oral.

Utiliser les bases de physico-chimie (pH, saturation, cristallisation,) dans le domaine de la gastronomie et de l’agroalimentaire.

Cours magistral avec démonstrations qui posent les bases de physico-chimie et les concepts nouveaux (matière molle principalement)
Projet TP

Secrets de la casserole, Herve This
Un chimiste en cuisine, Raphaël Haumont
Les papilles du chimiste, Raphaël Haumont

Nos manières de voir et de connaître s’influencent mutuellement. Nous entendons par celles-ci non seulement nos « modèles » du monde – qu'ils soient physiques, culturels, politiques ou autres – mais aussi la « mécanique » de la vision et de la connaissance, y compris la relation entre le sujet connaissant/qui regarde et l'objet connu/vu. Que l'on en soit conscient ou non, ses « manières de voir » le monde et sa place dans celui-ci est intimement liée à ce que l'on « connait » et sa manière de le connaître. Elles ont également une influence décisive sur ce que l'on considère comme bon usage de ses connaissances et de soi-même. Ainsi, nous aborderons également des « manières d'être », sujet qui mène à des considérations politiques et éthiques. Ces questions seront examinées à travers plusieurs penseurs contemporains, principalement des philosophes, représentant différentes « manières de voir ». Nous lirons également des œuvres permettant de nous faire une idée de l’influence de nos prédécesseurs sur le paysage intellectuel contemporain.

Ce cours sera enseigné en anglais, sous forme de discussions. La note sera basée sur la participation à celles-ci (qui nécessitera une lecture attentive des textes en amont) et sur des essais (dissertations).

Introduction à la physique nucléaire : propriété des noyaux (densité, énergie de masse, énergie de liaison, énergie d'appariement) ; modèles nucléaires (goutte liquide, gaz de Fermi) ; la carte des noyaux et vallée de stabilité. Les décroissances radioactives : étude des différents mécanismes de désintégration des noyaux (radioactivité alpha et beta) et lois associées ; désexcitation gamma ; schémas de décroissance ; les familles radioactives naturelles (uranium et thorium) et les filiations radioactives associées ; mise à l'équilibre d'une chaîne radioactive (équilibre séculaire et activité du minerai d'uranium). Les réactions nucléaires appliquées aux réactions de fission : technologie des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP), mécanisme de fission, réactions induites par neutron et sections efficaces associées, noyaux fissiles et non fissiles, principe de la réaction en chaîne et criticité. Introduction à l'effet de la radioactivité sur le corps humain : radioactivité naturelle et artificielle, grandeurs et unités pour caractériser l'effet des rayonnements ionisants, ordres de grandeurs.

Découvrir la production d'énergie nucléaire sous l'angle des processus physiques intervenant dans les réacteurs.

Dans l’état solide, les matériaux présentent une grande diversité de propriétés physiques : électriques, magnétiques, thermiques, optiques, etc…
Nous essaierons de comprendre pourquoi en introduisant quelques modèles de base pour les propriétés les plus importantes, telle que la conduction électrique dans les métaux ou dans les semiconducteurs, le magnétisme ou encore les propriétés thermiques des solides. On expliquera les idées physiques et les modèles pour les transitions de phase magnétiques et de transition supraconductrice.
On discutera quelques-unes des nouvelles propriétés liées à la miniaturisation et la nanotechnologie.
Dans ce cours introductif on présentera des calculs simples de manière à rester aussi quantitatif que possible, tout en mettant l’accent sur les idées physiques. Des connaissances de physique statistique et de mécanique quantique seront requises.

La médecine fait appel à de nombreuses méthodes diagnostiques et thérapeutiques basées sur les concepts et technologies du domaine de la Physique. Ce cours propose de donner une vision globale des problèmes fondamentaux de physique en lien avec l’imagerie médicale, les traitements du cancer et la radioprotection. Des notions de base d’interaction des rayonnements avec la matière biologique seront données afin d’aborder les concepts et méthodes utilisés en physique médicale.

L’option d’Astrophysique du parcours de L3 Physique et Applications permet de découvrir les grands concepts liés aux Systèmes stellaires et planétaires. Nous étudierons les principes physiques gouvernant la formation et l’évolution de ces systèmes ainsi que les moyens dont nous disposons pour les caractériser. Les missions spatiales, notamment d’exploration du Système Solaire, constitueront des exemples concrets sur lesquels nous pourrons nous appuyer.

Programme :

Mécanique spatiale – orbites et trajectoires des astres et satellites artificiels Naissance et évolutions des systèmes solaires – Etoiles, petits corps et planètes Mesures isotopiques – datation et mise en évidence de processus astrophysiques Transfert radiatif, bilans énergétiques et mesures associées Instrumentation spatiale : l’exemple de la spectroscopie infrarouge

Cette option expérimentale s'adresse à des étudiants de L3 qui souhaitent plus tard passer les concours de l’enseignement (CAPES, agrégation).
Elle vise notamment à donner une nouvelle approche expérimentale en abordant différents thèmes (optique, électronique, électromagnétisme, ondes, mécanique) .

Le but est que les étudiants acquièrent de l'autonomie pour savoir exposer des expériences sur un thème donné, en présentant à la fois des manipulations de démonstration et des mesures soignées et exploitées.

Les méthodes statistiques du big data, la simulation et l’intelligence artificielle sont des outils au cœur de la recherche, de l’astrophysique à la physique des particules.

L’enseignement du big data et l’interprétation de ses graphes se développe au lycée. Ce cours présentera ses fondements mathématiques et l’interprétation rigoureuse de ses résultats. Le formalisme markovien permet la simulation, l’analyse et la caractérisation des processus physiques pour prédire l’existence d’équilibres, les temps caractéristiques, etc. Il est à la base de la modélisation théorique et de la simulation.

Les applications de l’intelligence artificielle sont devenues courantes dans les laboratoires et les entreprises : neurones, minmax, ChatGPT, etc. L’objectif est que chaque étudiant comprenne ces méthodes et, très concrètement, qu’il puisse développer ses propres projets de big data, simulation et intelligence artificielle.

Les nanosciences et les nanotechnologies forment aujourd’hui un secteur stratégique de la recherche au carrefour de plusieurs disciplines (physique, chimie, biologie…). Cet enseignement est une introduction aux nanosciences en chimie.Il a pour objectif de sensibiliser les étudiants aux problèmes spécifiques liés à l’élaboration, à l’étude et aux propriétés des objets de taille nanoscopique.
Le cours porte sur les principales stratégies mises en œuvre pour l’élaboration d’objets organiques, inorganiques et carbonés de taille nanoscopique (polymères organiques, polymères inorganiques, fullerènes et nanotubes de carbones). Il présente aussi les effets de taille sur les propriétés des objets ainsi que les problèmes de caractérisation liés à leur taille, les problèmes de toxicité et leurs applications dans divers domaines.
Deux séances de Travaux Pratiques pour illustrer des notions abordées en cours sont proposées :
-Synthèse de nanoparticules magnétiques d’oxyde de fer de taille contrôlée - Ferrofluides
-Synthèse de billes de latex par polymérisation en émulsion

Cet enseignement est une introduction aux nanosciences en chimie. Il a pour objectif de sensibiliser les étudiants aux problèmes spécifiques liés à l’élaboration, à l’étude et aux propriétés des objets de taille nanoscopique.

Cours de « Chimie Théorique et numérique » et Spectroscopies » du parcours LDD3PC-FJC

Spectroscopie électronique et vibrationnelle des molécules polyatomiques
Calcul et analyse de spectres électroniques et vibrationnels

Connaître et appliquer les règles de sélection (symétrie et spin) pour l’obtention des spectres électroniques et vibrationnels d’une molécule polyatomique
Connaître le principe d’un calcul de spectre électronique ou vibrationnel d’une molécule
Analyser un spectre expérimental de spectroscopie pour déterminer des informations sur la structure (électronique et géométrique) d’une petite molécule polyatomique symétrique
Mobiliser des connaissances variées (symétrie moléculaire, règles de sélection, OM, termes spectroscopiques) pour aborder la spectroscopie de petites molécules symétriques

La première séance reviendra sur les différents outils à disposition pour aborder la spectroscopie de petites molécules symétriques
2 séances de travaux dirigés serviront à mettre en pratique ces outils de façon guidée.
Pendant les séances restantes, les étudiants travailleront sous la forme de mini-projets guidés dont une restitution sera faite au cours de la dernière séances

cristallographie, chimie du solide, thermodynamique.

Du cristal parfait au cristal réel :

• défauts ponctuels et notation de Kröger-Vink
• défauts intrinsèques et extrinsèques
• non stœchiométrie
• solution solide, dopage
• approche thermodynamique et équation de formation des défauts
• étude des propriétés physiques associées (optique, électrique)
• exemples : centres colorés, les oxydes de métaux de transition

Savoir écrire des équations de formation des défauts en utilisant le formalisme de Kröger-Vink.
Déterminer les conditions favorables d’une solution solide.
Prévoir l’influence des défauts ponctuels sur les propriétés d’un solide.

Chimie des solides, Marucco, EDP Science
Introduction à la chimie du solide, Lesley Smart and Elaine Moore, Masson
Le solide cristallin, Robert Collongues, PUF

Enseignement de chimie Inorganique du premier semestre du parcours

Magnétisme de systèmes dilués (susceptibilité magnétique, moment magnétique, loi de Curie)
-Ferro, ferri, antiferromagnétisme dans les solides

Travaux Pratiques :
-Synthèse et propriétés d’un complexe de FeII à transition de spin thermoinduit

Corrélation structure électronique / propriétés des complexes de métaux de transition de géométrie Oh et Td :
-savoir prévoir et expliquer le comportement magnétique de complexes dilués (loi de Curie) quel que soit le complexe

• savoir expliquer les propriétés magnétiques collectives des solides

F.A. Cotton, G. Wilkinson, C.A. Murillo, M. Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry ,
Wiley, New-York, 1999 et éditions précédentes
Kahn O. : Structure électronique des éléments de transition . Ions et molécules complexes, PUF.

Orbitales moléculaires
Catalyse
Stéréochimie

Réactions périycliques :

Cycloadditions Réactions électrocycliques Réactions sigmatropiques

Les réactions péricycliques impliquent une réorganisation concertée des liaisons et s’inscrivent dans le cadre des réactions à économie d’atomes totale

L’objectif de ce module est de

• savoir reconnaitre les différents types de réactions péricycliques
• maitriser leurs caractéristiques (activation, stéréochimie, sélectivités)
• appliquer la connaissance de ces réactions performantes lors de l’élaboration de stratégies de synthèses multiétapes de molécules d’intérêts.

Clayden, Greeves, Warren Wothers, « Chimie Organique » DeBoeck
Ian Fleming “Les réactions péricycliques” EDP Sciences

Ce stage de recherche d'une durée de 6 semaines minimum a pour but de sensibiliser les étudiants au monde de la recherche et à leur offrir une première expérience prolongée en milieu professionnel. Ce stage peut s'effectuer au sein d'un laboratoire de recherche académique ou en entreprise.

Acquérir de l'autonomie et de la dextérité dans le cadre d'un projet de recherche
Communiquer les résultats d'un travail de recherche au travers de l'écriture d'un rapport de stage et d'une restitution sous forme d'affiche

La recherche de stage est à réaliser par l'étudiant.e au cours du premier semestre. Il/Elle est accompagné.e dans cette tâche par le/la responsable de l'UE.
Le stage de recherche d'une durée minimale de 6 semaines est réalisé en fin d'année universitaire.

Plusieurs projets sont proposés aux étudiant.es :

Mise en place d’expériences novatrices ou pédagogiques Réalisation de vidéos pédagogiques Développer des ateliers Grand Public ou à l’attention des personnes en situation de handicap Développer du contenu distanciel pour des sportifs de haut niveau Développer un jeu pédagogique

Développer des contenus pédagogiques à partir de microcontrôleurs Arduino.

Acquérir de l’autonomie
Apprendre à travailler en équipe
Développer des contenus pédagogiques originaux
Transmettre des savoirs et des compétences

Réalisation d’un projet en lien avec l’enseignement de la chimie

Participer aux activités de recherche d’un·e chercheur·e

Découvrir l'environnement de travail des chercheurs
Découvrir le monde de la recherche et la vie de laboratoire
Adopter de bonnes pratiques de laboratoire.
Rédiger un cahier de laboratoire
Communiquer ses résultats scientifiques

L’étudiant·e est intégré·e à une équipe de recherche dans un laboratoire, sur un projet spécifique donné. Il/Elle passe une demi-journée par semaine au sein du laboratoire, d’octobre à avril, sous la supervision d’un·e (enseignant·e)-chercheur·e.
Lors de sa présence au laboratoire, il/elle découvre les activités du métier de chercheur·e : travail bibiliographique, réalisation d’expérience en laboratoire.

Eléments théoriques de base en didactique des sciences
Démarches pédagogiques actives ; Démarches scientifiques et démarches expérimentales ; Erreurs, conceptions et raisonnements de sens commun ; Méthodologie de l’observation de classe ; Compétences professionnelles de l’enseignant
Stage en immersion dans un collège ou un lycée, sous la supervision d’un·e enseignant·e
Analyse des pratiques d’enseignement en sciences et construction, en lien avec l’enseignant·e et les formateurs de l’université, d’une activité d’enseignement qui sera testée en classe

Découvrir le monde de l’enseignement et la vie d’un établissement du secondaire (collège ou lycée)
Confronter les représentations des étudiants à la réalité du terrain
Initier une réflexion sur l’apprentissage et l’enseignement de la physique et de la chimie.
Utiliser des outils pour analyser des activités pour les élèves (activités expérimentales, exercices, …) et construire une activité pédagogique
Recueillir et analyser des données d'observation

3 séances introductives à des éléments théoriques de base en didactique des sciences (analyse de documents : manuels d’enseignement, vidéos, fiches de travaux pratiques, réponses d’élèves, ressources numériques, etc ; élaboration et utilisation de grilles d’observation et d’entretien). Alternance de travail en petits groupes et d’apports d’éléments théoriques.

• 8 à 9 demi-journées au sein d'un collège ou un lycée encadrées par un professeur de physique-chimie. Au cours de ces séances, l'étudiant aura tout d’abord un rôle d'observation., puis il mettra en oeuvre une activité qu’il aura préalablement élaborée avec l’aide de l’enseignant et des formateurs à l’université. Il pourra également découvrir l'environnement d'un professeur de physique-chimie du secondaire et réaliser des entretiens avec des personnels du corps enseignant ou de l'administration.
• 6 séances du suivi du stage : retour sur les observations et les entretiens, sur la séance élaborée et testée en classe

Toussaint J. Didactique appliquée de la physique-chimie, Nathan, Paris, 1996
De Vecchi G. et Carmona-Magnaldi N. Faire vivre de véritables situations-problèmes. Hachette, Pa ris, 2007.

Équation de Schrödinger stationnaire ; calcul de vecteurs propres et valeurs propres d’un opérateur ; concept de base d’un espace vectoriel et combinaison linéaire.

Équation de Schrödinger dépendant du temps et exemples dans différents potentiels ; interaction de la lumière avec un système à deux états et oscillations de Rabi ; spectroscopie moléculaire et transitions non-radiatives ; formalisme de Born-Oppenheimer pour évolution non-adiabatique ; représentations diabatique et adiabatique pour décrire les processus non-adiabatiques dans systèmes à deux états.

Concepts d’évolution de paquets d’ondes et d’observables ; réponse d’un système quantique à l’interaction avec la lumière ; concepts de base de photo-chimie ; différence d’évolution adiabatique et non-adiabatique.

Cours magistraux avec support CDF ; séances de travaux dirigés avec exercices et manipulations des CDF.

Introduction à la théorie quantique. Concepts, pratique et applications. Michèle Desouter-Lecomte, Yves Justum, Xavier Chapuisat.

Chimie des solutions (calculs de pH, pKs)
Avoir des notions sur le principes et l’utilisation des techniques expérimentales suivantes : conductimétrie, potentiométrie, spectrophotométrie, RMN, IR.
Principe d’un dosage par étalonnage et d’un titrage

Analyse quantitative – Calcul d’incertitudes – Gestes techniques (bonnes pratiques de laboratoire) - Dosages
Analyse structurale – Détermination de structures moléculaire à partir de l’analyse de spectres IR et RMN 1H et 13C

Identifier les sources d’incertitudes.
Déterminer les incertitudes d’une mesure
Comprendre les techniques et expériences mise en œuvre
Critiquer les résultats obtenus
Rédiger un rapport d’analyse.
Adopter de bonnes pratiques de laboratoire.
Déterminer la structure d’une molécule à partir de spectres.

Identification Spectrométrique De Composés Organiques, Basler G-C - Morill T-C - Silverstein R-M, De Boeck
Chimie générale expérimentale, Jonathan Piard De Boeck
http://chimactiv.agroparistech.fr/fr

Notions sur les OA et les OM. Calcul matriciel.

Présentation simple de la théorie des groupes, applications aux molécules.
Détermination des groupes de symétrie de molécules.
Représentations irréductibles, tables de caractères.
Représentations des groupes à l’aide d’orbitales atomiques
Méthode des fragments, construction d’OM de symétrie et projecteurs.
Produit direct : symétrie des états électroniques et règles de sélection en spectroscopie UV-vis.
Symétrie des modes normaux de vibration et règle de sélection (approximation harmonique) en spectroscopie vibrationnelle

Déterminer le groupe de symétrie d'une molécule en analysant les éléments de symétrie
Construire des représentations associées à des ensembles d’OA et à des vecteurs déplacements en coordonnées cartésiennes
Déterminer les représentations irréductibles associées à des représentations réductibles
Savoir construire des combinaisons linéaires de symétrie représentant des OM ou des modes normaux de vibration.
Utiliser les règles de sélection pour prévoir l’activité de modes normaux en spectroscopie IR et Raman et des transitions électroniques en spectroscopie UV Visible

La théorie des groupes en chimie », F Volatron et P Chaquin, deBoeck.
Molecular symmetry and group theory », R. Carter, Wiley.
Cotton, Chemical Applications of Group Theory
Introduction à la chimie quantique », Chapitre 10 , C. Leforestier, Dunod.

Cinétique formelle Description de la structure moléculaire (électronique, vibrationnelle, rotationnelle)

Analyse quantitative – Calcul d’incertitudes – Gestes techniques (bonnes pratiques de laboratoire) Analyse structurale – Détermination de grandeurs moléculaires (notamment force et longueur de liaison) à partir de l’analyse d’un spectre IR et des modèles de description de la rotation et de la vibration des molécules diatomiques

Identifier les sources d’incertitudes. Déterminer les incertitudes d’une mesure Comprendre les techniques et expériences mise en œuvre Critiquer les résultats obtenus Rédiger un rapport d’analyse. Adopter de bonnes pratiques de laboratoire.

Spectroscopie moléculaire - Structures moléculaires et analyse spectrale, Emile Biémont, De Boeck

Réactivité des amines, des dérivés carbonylés, des acides carboxyliques
Pour la biologie : connaissances de base de L1 en cinétique chimique et chimie organique

I. Partie théorique :

1. Biologie : a) Diversité des molécules et macromolécules biologiques. Présentation des principaux composants du vivant (description succincte de leurs structures, localisations subcellulaires et de quelques fonctions biologiques associées) : acides nucléiques, nucléotides, protéines, peptides, lipides, sucres (en incluant les formes de stockages). b) Structure et fonction des protéines et peptides. Présentation des concepts clés concernant la structure des protéines : différents niveaux de structure, repliement, plasticité de la structure tridimensionnelle, nature et conséquences de quelques modifications covalentes physiologiques. Discussion de l’importance des relations structure/fonction (en incluant quelques éléments sur les mécanismes biologiques de contrôle de l’activité) : cas des enzymes, cas des protéines interagissant avec l’ADN. c) Eléments de cinétique enzymatique : cinétique d'une enzyme Michaelienne, paramètres cinétiques, effets des conditions physico-chimiques, les différents types d'inhibiteurs. d) Pharmacologie antivirale : stratégies pharmacologiques concernant le VIH, le virus de l'hépatite B, de l'hépatite C, ou de la grippe.
2. De l’étude des voies métaboliques aux voies de synthèses organiques performantes de molécules à visée thérapeutique. La description moléculaire de quelques grandes voies de biosynthèse de métabolites secondaires (voie «acétate», voie « mévalonate », voie «shikimate» …) permettra d’examiner l’originalité et la puissance des mécanismes chimiques en milieux biologiques. Cet approfondissement conduira à la mise au point de méthodes de synthèses organiques performantes, s’inspirant de la richesse de la nature et des mécanismes chimiques enzymatiques (hémisynthèses, synthèses biomimétiques, réactions dominos…). Elle sera illustrée par des synthèses organiques de composés à visée thérapeutique utilisant ces stratégies de synthèse performantes.
3. Synthèse peptidique. Présentation de stratégie et méthodologie générale de synthèses peptidiques avec différents agents de couplage. Protection des fonctions amine et acide carboxylique, problème d'épimérisation, synthèse en solution et en phase solide.

II. Partie apprentissage sur la recherche bibliographique et la rédaction d'un rapport. Utilisation des bases de données de recherche bibliographique (Reaxys, Web of Science) et exploration des fonctionnalités du logiciel ChemDraw . Principe de la rédaction d’un rapport bibliographique. Rédaction d'un petit rapport bibliographique en lien avec la synthèse et les propriétés de molécules ou de matériaux d'intérêt biologique (travail en groupe).

III. TP d’enzymologie sur la notion de catalyse enzymatique : Détermination des paramètres cinétiques d'une enzyme et illustration de l'importance des conditions physico-chimiques. Rédaction d’un compte-rendu de TP.

Connaissance de la structure et fonctions de macromolécules biologiques, en particulier les peptides et protéines. Connaissance de la méthode de synthèse chimique des peptides. Connaissance des principales stratégies pharmacologiques et des voies métaboliques. Maîtrise de l'utilisation des moteurs de recherche bibliographique et rédaction d'un rapport bibliographique.

Cours, TD, TP et projet bibliographique

Protecting groups, Philip J. Kocienski, 3rd edition, Thieme.
Principles of Peptide Synthesis, M. Bodanszky, 2012, Springer-Verlag.
Voet D & Voet J. G. (1998, 2005 et 2016). - Biochimie. De Boeck Université éd.

Optique géométrique, transformée de Fourier, bases de l'électromagnétisme, bases de conduction électrique et diffusion, quelques notions de mécanique quantique (équation de Schrödinger, hamiltonien, fonction d'onde, moment cinétique, spin, singulet, triplet, atome d'hydrogène).

Notions de base en optique, électronique, magnétisme, mécanique des fluides afin de permettre au physico-chimiste d'appréhender les problématiques dans des domaines tels que :

• la réalisation de dispositifs opto-électroniques (LED, cellules photovoltaiques, écran LCD ..),
• le développement de dispositifs dédiés au stockage de l'information (mémoires)
• la microscopie de fluorescence
• les cristaux liquides
• la caractérisation de nanomatériaux
• la rhéologie

Acquérir des notions de base en optique, électronique, magnétisme et mécanique des fluides pour permettre au physico-chimiste d'apréhender les problématiques dans ces domaines, tels que la réalisation de dispositifs opto-électroniques (LED, cellules photovoltaiques), microfluidiques ou pour le stockage de l'information (mémoires), l'utilisation des techniques de microscopie optique et champ proche.

Cours avec TD intégrés et TP.
L’enseignement sous forme de TP est également un moyen privilégié pour l’apprentissage de cette discipline à l’interface physique-chimie.

Caractérisation de nanomatériaux : Foundations of Colloid Science, Robert J. Hunter, Oxford University Press ; Characterization techniques for nanoparticles..., S. Mourdikoudis et al., Nanoscale, 2018
C.Kittel. Physique de l’état solide éd. Dunod 1998

Electrophilie, nucléophilie, réaction de substitution nucléophile, élimination, stéréochimie, conformation

Le programme se décline en une partie de cours appliqués et une partie expérimentale.

La partie cours appliqué se divise en deux grands chapitres :

• Composés organométalliques (organomagnésiens, organolithiens, organocuprates et organozinciques)
• Propriétés et réactivités des dérivés carbonylés et carboxylés.

Une attention particulière sera donnée

• d’une part à la formation de liaison C-hétéroatome à travers l’étude de réactions d’additions de divers nucléophiles (alcools, amines, thiols) sur les composés carbonylés ou encore l’?-halogénation
• et d’autre part à la formation de liaison C-C à l’aide de la réaction d’organométalliques sur les dérivés carbonylés/carboxylés, ou au travers de la réactivité d’énolates, énols et leurs équivalents synthétiques (énamines, métalloénamines et éthers d’énols silylés)

L’étude de l’induction stéréochimique potentielle liée à l’addition nucléophile sur des fonctions carbonyles, la chimio- et régiosélectivité seront également abordés.
La formation de liaison C-C sera complétée par les réactions d’addition Michael avec les équivalents d’énolates, de nitroalcanes, les carbones soufrés et les réactifs organocuivreux, ainsi que l’annélation de Robinson. Pour les composés carboxylés et des composés ?-dicarbonylés, les méthodes d’inter-conversions seront présentées au travers des réactions d’addition-élimination, d’addition réductrice (organométalliques, hydrures métalliques), de réarrangement (Hofmann, Curtius), de Réformatski, de Claisen ou par l’action de diazométhane.

Travail expérimental :
organomagnésiens et dérivés carbonylés
Travail sous atmosphère inerte, méthodes d’analyse et de purification
Rédaction des protocoles de synthèses, de purification, des résultats d’analyse

Les fonctions carbonyles et carboxyles sont omniprésentes dans les molécules naturelles ou encore les molécules d’intérêt pharmacologique. Les composés comportant ces fonctions constituent par ailleurs des intermédiaires de choix lors de synthèses multiétapes.

L’objectif de ce module est de

• maitriser les propriétés et les réactivités des dérivés carbonylés, carboxylés, organométalliques
• appliquer la connaissance des propriétés de ces dérivés lors de l’élaboration de stratégies de synthèses multiétapes de molécules polyfonctionnelles d’intérêts.
• formuler un raisonnement rigoureux
• mettre en œuvre des techniques de synthèse, de purification et d’analyse courantes, mettre en place des réactions sous atmosphère inerte
• savoir rédiger un protocole de type cahier de laboratoire

Partie cours appliqués : cours/TD
Partie expérimentale : travail individuel en laboratoire de synthèse.

Vollhardt, Schore « Traité de chimie organique » De Boeck Université ; Clayden, Greeves, Warren Wothers, « Chimie Organique » DeBoeck

Description des métaux de transition (configuration électronique, description des orbitales d)
Description des ligands : denticité, hapticité
Nomenclature des complexes
Géométrie des complexes et isomérie des complexes
Décompte électronique des électrons de valence du complexe : modèle ionique et covalent

Structure électronique des métaux de transition dans un champ de ligands au niveau moléculaire :

• Approche de la structure électronique par le modèle du champ cristallin

-Construction des diagrammes d’OM par la théorie des groupes (interaction sigma et pi)
-Modèle du recouvrement angulaire
-Comparaison et limites des différents modèles (champ cristallin, OM, recouvrement angulaire)
-Corrélation structure électronique / propriétés en fonction de la nature du métal (position dans le tableau périodique, degré d’oxydation, configuration électronique) et des ligands (ligands sigma donneurs, donneurs, accepteurs)
-spectroscopie d’absorption électronique des complexes des métaux de transition (règles de sélection, diagramme d’Orgel, diagramme Tanabé – Sugano):
-Approche champ faible
-Approche champ fort

Travaux pratiques
-Synthèse et étude par spectroscopie UV-visible de quelques complexes de Cu II (d9) et du Vanadium IV (d1) (utilisation du modèle de champ cristallin pour déterminer D0, classement de quelques ligands au sein de la série spectrochimique des ligands)
-Manipulation sous atmosphère inerte : Synthèse du[Cosalen] et fixation de O2

Savoir expliquer la structure électronique des métaux de transition dans un champ de ligands au niveau moléculaire par le modèle du champ cristallin, la construction de diagramme d’OM en utilisant la théorie des groupes (interactions sigma et p) et la théorie du recouvrement angulaire
-Savoir analyser les limites des différents modèles (champ cristallin, OM, recouvrement angulaire) et être capable de choisir et utiliser le modèle approprié pour répondre à un problème donné

• Utiliser la spectroscopie d’absorption électronique pour accéder expérimentalement à la structure électronique des complexes des métaux de transition (règles de sélection, diagramme d’Orgel, diagramme Tanabé – Sugano):
  Approche champ faible
  Approche champ fort

K.F. Purcell, J.C. Kotz, Inorganic Chemistry, Saunders, Philadelphie, 1985
D.F. Shriver, P.W. Atkins, Inorganic Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 1999
J. E. Huheey, E.A. Keiter, R.L. Keiter, Chimie inorganique, de Boeck, Paris, 1996
S.F.A. Kettle, Symétrie et structure : théorie des groupes en chimie, Masson, Paris, 1997
G. L. Miessler and D. A. Tarr, Inorganic Chemistry, 2nd Edition, Prentice Hall, 1999

Chimie des solutions (calculs de pH, pKs) Avoir des notions sur le principes et l’utilisation des techniques expérimentales suivantes : conductimétrie, potentiométrie, spectrophotométrie, RMN, IR. Principe d’un dosage par étalonnage et d’un titrage Cinétique formelle Réactions et mécanismes des substitution nucléophile d’ordre 1 et 2 (SN1, SN2, Sni…) et élimination (E1, E2, E1cb…). Notion de stéréochimie (règles CIP, définition, nomenclatures)

La connaissance et la compréhension approfondie de la structure tridimensionnelle et de la réactivité potentielle d’une molécule permettant d’envisager des voies synthèse simples jusqu’à des synthèse multi-étapes complexes est une compétence que tout chimiste organicien se doit de maîtriser.

La description correcte des caractéristiques stéréochimiques d’une molécule et la comparaison de ces dernières à d’autres molécules est essentielle dans le cadre de l’étude d’une voie de synthèse. Ce module développe les fondements de la stéréochimie : analyse conformationnelle, stéréoisomérie de configuration, activité optique en absence de carbone asymétrique. Les outls de représentation que sont Fischer, Cram et Newman sont également développés.

Partant de constatations expérimentales, les grands modèles de mécanismes sont développés. Les aspects cinétiques, thermodynamiques, orbitalaires ainsi que stéréochimiques sont abordés pour étayer ces mécanismes et faire le lien entre structure, conditions réactionnelles (rôle du solvant…) et réactivité permettant ainsi d’avoir entre les mains les outils de base nécessaire à l’étude et à la compréhension de nombreuses réactions de chimie organique.

En effet, l’obtention de molécules organiques élaborées s’appuie sur la prévision de la réactivité de liaisons ou fonctions caractéristiques. Ce module constitue également une approche stratégique de synthèse organique via l’étude de grands mécanismes ioniques, radicalaires ou concertés : additions sur les alcènes, substitution nucléophile et électrophile aromatique et hétéroaromatique, ou encore réactivité nucléophile et d’oxydation des alcools, phénols et amines.

Ces connaissances théoriques seront ensuite mises en œuvre dans le cadre de travaux pratiques portant sur des manipulations expérimentales courantes qui doivent être maîtriser par tout chimiste organicien (synthèse organique, extraction, chromatographie).

Comprendre les mécanismes : additions sur les alcènes, substitution électrophiles aromatiques (y compris hétéro-aromatique), substitution nucléophiles aromatiques, réactivité des alcools, des phénols et des amines (oxydation, nucléophilie). Maitriser l’analyse conformationnelle et la stéréoisomérie (relations structure / réactivité), détermination de configuration absolue. Interpréter les réactivité (contrôle cinétique / orbitalaire), étude de profils réactionnels, d’états de transition et d’intermédiaires réactionnels. Identifier l’influence des conditions réactionnelles (rôle du solvant, température, atmosphère…) Mettre en œuvre les connaissances théoriques dans le cadre de travaux pratique expérimentaux

Vollhardt, Schore « Traité de chimie organique » De Boeck Université ; Clayden, Greeves, Warren Wothers, « Chimie Organique » DeBoeck

Mécanique quantique, structure électronique des atomes, OA, OM

Chapitre I : Structure électronique d’un atome et termes spectroscopiques
Chapitre II : Niveaux d’énergie de l’atome et orbitales atomiques : détermination numérique
Chapitre III : Structure électronique des molécules - Approximations fondamentales
Chapitre IV : Méthodes de Chimie quantique
Chapitre V : Méthodes qualitatives et théorie des OM
Chapitre VI : Structure et réactivité vues par les deux approches

Connaître les concepts de base de la chimie théorique
Maîtriser la description de la structure électronique des atomes et des molécules par des approches qualitatives et quantitatives
Analyser les caractéristiques de stabilité et de réactivité de molécules à l’aide de données numériques

Solutions des équations différentielles d’ordre 2 : ay’’+by=0 ; Diagonalisation de matrices 2x2 et 3x3

Introduction à la mécanique quantique (aspects indépendant du temps)
Equations de Schrödinger
Postulats et outils (opérateurs, équations aux valeurs propres)
Oscillateur harmonique linéaire et à deux dimensions. Vibration des molécules polyatomiques, modes normaux
Méthodes de résolution approchées, méthode des perturbations, méthode des variations
Moment cinétique orbital et spin
Atomes hydrogénoïdes
Composition de moments cinétiques

Le but du module est de conduire à une connaissance approfondie des notions de base de la mécanique quantique qui seront utilisées dans d’autres modules dont la spectroscopie et la chimie théorique. Un objectif est d’apprendre à développer un sens de la modélisation et un sens quantique, c'est à dire penser en termes de fonctions d’ondes et d’états et à acquérir une base solide concernant les concepts de la physico-chimie.

Cours magistraux; séances de travaux dirigés ; utilisation de CDF (applications graphiques interactives).
Séances de soutien pour accompagner les étudiants (utilisation des outils mathématiques)

Introduction à la théorie quantique. Concepts, pratique et applications. Michèle Desouter-Lecomte, Yves Justum, Xavier Chapuisat. Editions Ellipses, Paris, 2017

Mécanique quantique ; Description de la lumière (onde vs particule).

L'interaction lumière-matière est envisagée dans le cadre de l'interaction dipolaire-électrique. Les règles de sélection et les applications spectroscopiques des transitions impliquées sont considérées aussi bien pour les atomes que pour les molécules diatomiques dans leur état électronique fondamental (spectroscopie de rotation pure et de rotation-vibration).

Plan :
Introduction – Interaction matière rayonnement
Description d’un atome : de l’atome d’hydrogène aux atomes polyélectroniques
L’interaction spin-orbite
Action d’un champ externe sur un atome : l’effet Zeeman
Transitions optiques dans les atomes
Introduction à la structure moléculaire
Spectroscopies micro-onde et infra-rouge dans la molécule diatomique
Spectroscopie Raman, exemple de spectroscopie non linéaire

Une manipulation de travaux pratiques : Effet Zeeman dans les atomes

Connaître la description complète des états atomiques, déterminer le degré d'approximation suffisant et développer le formalisme adapté
Utiliser les transitions atomiques dipolaires électriques comme outil d'analyse élémentaire
Connaître la description de la structure moléculaire (électronique, vibrationnelle, rotationnelle)
Maîtriser les modèles de description de la rotation et de la vibration des molécules diatomiques.

J.M. Hollas, Spectroscopie
B. Cagnac & J.C. Pebay-Peyroula, Physique Atomique
J.-L. Badevant, Mécanique quantique
Atkins, Chimie Physique

définition de l'état cristallin, géométrie euclidienne et opérations de symétrie (translation, rotation, réflexion), optique ondulatoire (interférence), électronégativité, types d'empilement d'atomes.

Cristallographie

• Réseaux
• Groupes ponctuels
• Groupes d'espace

-Table internationale de cristallographie et description structurale

Diffraction des rayons X :

• Nature des rayons X
• Interaction rayons X - matière
• Diffraction des rayons X
• Techniques et applications

Chimie du solide :

• Liaisons dans les solides, structure de bande et propriétés associées
• Analyse de l’état cristallin et structures types
• Modèle ionique : règles de Pauling, énergie de réseau, écart au modèle

Savoir décrire une structure : enchaînement des polyèdres de coordination, lecture des tables internationales de cristallographie.
Savoir exploiter un diagramme de diffraction des rayons X
Connaître et prévoir les différents modèles de liaisons chimiques, les propriétés qui les caractérisent et les structures cristallines types.
Synthétiser par réaction à l'état solide et analyser par diffraction des rayons X des composés cristallins

Cristallographie géométrique et radiocristallographie, Rousseau, Dunod
Chimie des solides, Marucco, EDP Science
Introduction à la chimie du solide, Lesley Smart and Elaine Moore, Masson
Le solide cristallin, Robert Collongues, PUF

Notions de base en oxydo-réduction ; Chimie des solutions

Rappels thermodynamiques
Potentiel chimique en phase condensée
Mélange idéal - mélange réel. Mesurer l’écart à l’idéalité.
Coefficients d’activités. Cas des solutions.
Modèle de Debye-Hückel
Modèle de Born
Equilibres électrochimiques. Conversion énergie électrique- énergie chimique
Potentiel et enthalpie libre électrochimiques
Loi de Nernst
Paramètres influençant l’équilibre électrochimique
Cellules électrochimiques : piles, accumulateurs, électrolyseurs
Diagrammes E=f(pH) et E=f(pL)
Les électrolytes
Electrolytes forts et faibles
Mobilité. Nombre de transport. Conductivité ionique
L’interface électrochimique
Modélisation de l’interface. Double couche
Phénomènes capacitifs et électrocapillaires.
Stockage de charge : capacitif vs. Faradique
Courbes intensité-potentiel
Rôle du transport
Révers

Maîtriser les différents aspects de la réaction électrochimique et de son caractère interfacial : thermodynamique, cinétique, conduction ionique, stockage des charges.

Y. Vercher, F. Lemaitre De l’oxydoréduction à l’électrochimie, Ellipses
F. Miomandre, S. Sadki, P. Audebert, R. Méallet, Electrochimie : des concepts aux applications, Dunod.

Attendus de l'UE Langue-Anglais3 : Niveau B2 minimum dans les 5 compétences linguistiques.

ANGLAIS DE SPÉCIALITÉ. Cette UE s'inscrit dans la continuité de l'UE Langue-Anglais2 tout en introduisant un
travail sur la langue de spécialité (scientifique et/ou de l'entreprise) : on prolongera l'approche actionnelle dans les 5 compétences (compréhension orale et écrite, expression écrite, expression orale en continu et en interaction) à partir de thèmes choisis selon la filière (interaction à travers de documents écrits et/ou audiovisuels centrés sur une problématique et un scénario de communication). La communication interculturelle pourra être abordée dans le cadre du cours.

Le travail se fera par groupes de niveau.

Attendus de l'UE Langue-Anglais4 : Niveau B2+/C1 dans les 5 compétences linguistiques.

ANGLAIS DE SPÉCIALITÉ. Cette UE s'inscrit dans la continuité de l'UE Langue-Anglais3 et le travail sur la langue de spécialité (scientifique et/ou à visée professionnelle) : on prolongera l'approche actionnelle dans les 5 compétences et on s'attachera à la préparation de l'étudiant aux différentes tâches liées à son activité scientifique telles que la rédaction d'un compte rendu d'expérience, le commentaire d'un graphique, la desciption d'un processus mais aussi à son insertion dans le monde professionnel : rédaction d'un CV ou d'une lettre de motivation en vue d'un stage... On proposera une initiation au débat ainsi qu'un entraînement à la certification CLES 2.

Le travail se fera par groupes de niveau.

Acquérir une démarche scientifique d’investigation : observer, analyser et se questionner sur les résultats d’une expérience pour proposer de nouvelles pistes de travail et/ou des améliorations. Communiquer sur des résultats d’expériences : décrire, analyser et critiquer des résultats expérimentaux, concevoir un poster scientifique, écrire un article scientifique, réaliser une vidéo scientifique et une communication orale.

Réalisation d’activités expérimentales Les différents rendus d’expérience font l’objet de corrections itératives par les enseignant•es Cette UE nécessite un important travail personnel de la part des étudiant.es, pour la production des rendus de chaque TP Les différents rendus d’expérience font l’objet de corrections itératives par les enseignant•es.

http://chimactiv.agroparistech.fr/fr

Acquérir une démarche scientifique d’investigation : observer, analyser et se questionner sur les résultats d’une expérience pour proposer de nouvelles pistes de travail et/ou des améliorations. Communiquer sur des résultats d’expériences : décrire, analyser et critiquer des résultats expérimentaux, concevoir un poster scientifique, écrire un article scientifique, réaliser une vidéo scientifique et une communication orale.

Réalisation d’activités expérimentales Les différents rendus d’expérience font l’objet de corrections itératives par les enseignant•es Cette UE nécessite un important travail personnel de la part des étudiant.es, pour la production des rendus de chaque TP Les différents rendus d’expérience font l’objet de corrections itératives par les enseignant•es.

http://chimactiv.agroparistech.fr/fr

- Un niveau d’anglais scientifique de base permettant de lire les documents scientifiques fournis
- Programme de chimie générale et de physico-chimie de niveau L1 à L3.

L’UE fonctionne sous la forme de séances de cours où les différents thèmes seront introduits et expliqués. A la suite, les étudiants sont répartis par groupes de 4-5 (au max.) avec un sujet bibliographique alloué à chaque groupe, et une problématique à résoudre. Ces sujets (en lien direct avec les thèmes abordés en cours) sont accompagnés de documents scientifiques (articles, extraits de livres ou de thèses, en anglais et en français) que chaque groupe doit étudier (une grille de lecture et un questionnaire les guident dans cette étude) pour en faire une synthèse critique sous forme d’un court rapport écrit et d’une présentation orale qui se fera en présence de l’ensemble des étudiants de l’UE. Des séances de TD sont consacrées à aider et guider chaque groupe dans son étude bibliographique.
Thèmes principaux proposés : 
- "Poussières et gaz dans le milieu interstellaire" : les briques initiales. Focalisation sur la photochimie des glaces et la confrontation entre simulations numérique et expérimentale, et observations astrophysiques. 
- "Les petits corps du Système solaire et l'histoire de sa formation" :  l'archéologie spatiale. Ce thème parlera des astéroïdes, des comètes, et des missions spatiales actuelles ou récentes les concernant, ainsi que des poussières extraterrestres et météorites qu'on analyse en laboratoire. On se focalisera ici sur l'aspect "chimie du carbone" et sur les techniques d'analyse physico-chimique. 
- "Chimie du soufre sur Io" : un exemple d'objet totalement dépourvu de carbone et d'hydrogène et de ce point de vue totalement "exotique" pour la chimie classique étudiée habituellement. Modélisation thermodynamique des volcans d’Io et simulation expérimentale de la chimie du soufre à sa surface.

Il s’agit d’une UE d’introduction à l’Astrochimie dont l’objectif principal est de montrer aux étudiants comment on s'appuie sur différents domaines de la chimie et connaissances de base en chimie pour étudier et comprendre l'histoire de la matière dans notre Système solaire et au-delà. 
Pour cela, l’UE se focalisera sur quelques objets astrophysiques pouvant varier d’une année à l’autre et qui seront abordés suivant le type de chimie ou domaine chimique les concernant.

Effectif : 25 étudiants au maximum.
Les étudiants seront notés sur leurs rapports écrits et sur leurs présentations orales. Le travail collectif et l’investissement individuel seront tous deux pris en compte.

- « Sciences de la Terre et de l’Univers », sous la direction de J-Y Daniel, Ed. Vuibert.
- « Aux confins du système solaire », A. Doressoundiram, E. Lellouch, Ed. Belin – Pour la Science.
- « A la rencontre des comètes – De Halley à Rosetta », J. Lequeux, Th. Encrenaz, ED. Belin – Pour la Science.
- « Astronomie et Astrophysique », A. Acker, Ed. Sciences sup.

Matériaux pour l'énergie nucléaire : définition ; classes de matériaux en fonction des applications (combustible, réacteur, entreposage ou stockage) ; spécificité des matériaux nucléaires : environnements radiatifs ; classification de sources d'irradiation en termes d'endommagement des solides (particules chargées : ions, électrons, positrons, neutrons, photons). Simulation expérimentale des effets de l'irradiation par faisceaux d'ions accélérés.
Physique de l'irradiation à l'échelle atomique : mécanismes d'interactions ; processus balistiques et électroniques ; mécanismes de création de défauts ; calcul de nombre de dpa (déplacements par atome) ; modélisation de l'endommagement par excitation électronique ; code de simulation SRIM.
Comportement sous irradiation de quelques matériaux pour le nucléaire : combustibles et matrices de transmutation (matériaux céramiques) ; aciers de cuve et gaine de zircalloy ; matrices d'entreposage et de stockage.
TP : utilisation du code de simulation SRIM (Stopping and Range of Ions in Matter) ; application à l'endommagement d'un combustible nucléaire (fragments de fission de l'uranium, désintégration alpha des actinides).

• Connaitre les grandes classes de matériaux d’intérêt pour le nucléaire
• Identifier les sources de l’irradiation (particules neutres et chargées) et les classer selon leur importance en termes d’endommagement des matériaux
• Comprendre comment l’irradiation des solides déplace des atomes, crée des défauts atomiques et électroniques, et leurs conséquences sur les propriétés physico-chimiques des matériaux
MOTS CLES : chimie des matériaux ; irradiation ; défauts dans les solides ; déplacements atomiques et électroniques

Bases de la chimie et de la physico-chimie

Volet diagnostic : de la molécule au dispositif et imagerie de métabolites.
L’objectif de cette partie de l’UE est de partir des connaissances des cinq précédents semestres de licence en chimie pour les repositionner dans les domaines de la chimie supramoléculaire, des moteurs moléculaires et de la chimie de surface ainsi que de la chimie pour les technologies salle blanche. En partant de la molécule qui régit l’affinité avec un analyte, les grandes classes de capteurs miniaturisés seront décrites pour aboutir aux dispositifs fonctionnels. Ceci sera illustré par l’exemple des puces dédiées diagnostic des troubles du mouvement par l’analyse du liquide céphalo rachidien.
Une initiation aux surfaces fonctionnalisées par des objets nanoluminescents sera proposée sous forme d’analyse d’articles. La question du diagnostic avec de telles surfaces sera investiguée (nanoparticules sensibles vs molécules sensibles). Les nano-objets présentés pourront faire écho à ceux présentés en seconde partie du module (voir plus bas).
Enfin un séminaire sur l’imagerie de métabolites et une visite seront proposés. Un Séminaire sur la microfluidique par un intervenant EUGLOH (Lund) sera donné.

Volet thérapie : molécules et nanoagents contre le cancer
L’objectif est de mettre à profit les connaissances des étudiants acquises les semestres précédents pour comprendre l’élaboration de molécules ou nanoagents pour la thérapie du cancer. Cette partie portera sur des aspects variés et se fera sous forme de séminaires donnés par des chimistes, physico-chimistes ou biochimistes. Ils porteront notamment sur :

Les « drugs delivery » (la délivrance de médicaments) pour le cancer ; L’élaboration de nanoparticules radioamplificatrices ; La radio immunothérapie

Une visite de start up sera proposée.

L’objectif principal de cette UE serait d’illustrer la relation étroite qui existe entre la chimie, la physico-chimie et la santé.

Enseignement avec cours magistraux. Des formats non conventionnels seront aussi présents : projets, séminaires, 2 visites.

Documents pédagogiques disponibles sur e-campus.

L’unité d’enseignement requiert des notions élémentaires de spectroscopie (absorption UV-Vis, fluorescence) et d’électrochimie (loi de Nernst). Aucun prérequis n’est demandé en biologie. Les étudiants doivent être familiers avec la démarche expérimentale et l’analyse de données physico-chimiques.

Introduction des notions de biologie nécessaires (protéines, ADN, éléments de biologie cellulaire)
Absorption UV-Vis : Qu’elles sont les informations qu’on peut obtenir sur une macromolécule avec son spectre d’absorption.
Fluorescence :

Applications de la fluorescence en biologie de la macromolécule (structure, fonction) à la cellule (imagerie de fluorescence, dynamique et interaction des protéines ; physicochimie du milieu cellulaire) Capteurs, dispositifs analytiques

Electrochimie :

Compréhension des mécanismes de transfert d’électrons dans les molécules biologiques (introduction à la voltamétrie cyclique) Capteurs électrochimiques Application en biologie cellulaire (microélectrodes, microscopie électrochimique)

Travaux pratiques

Manip1 : Fonctionnement d’un capteur à glucose pour le suivi du diabète Manip2 : Suivi de la production de radicaux libres et activité superoxyde dismutase Manip3&4 : Etude expérimentale et théorique de chromophores de protéines fluorescentes de la famille des GFP

Manip5 : Observation des interactions protéines-protéines en cellule vivante par FRET.

Rendre compte d’expériences menées. Elaborer des hypothèses.

L’enseignement se déroule au semestre 6. Il comprend 9 h de cours/TD intégrés et 13,5 h de travaux pratiques en présentiel. L’effectif est limité à 15 étudiants. L’enseignement combine cours magistraux, TD intégrés et expérimentations en laboratoire. Les étudiants sont impliqués dans l’analyse et la discussion de leurs résultats. L’évaluation repose à parts égales sur un examen final et les comptes rendus de TP (50/50). Les séances privilégient l’interactivité et l’approche par problèmes concrets. Les supports de cours et les articles récents sur la biophysique expérimentale sont fournis par les enseignants.

Miomandre F., Sadki S., Audebert P., Méallet-Renault R. Électrochimie – Des concepts aux applications, Éd. Dunod. et Ouvrages de biochimie structurale et de spectroscopie appliquée aux biomolécules.

Bases de cristallographie et structure des solides
Bases d'atomistiques
Bases d'électrochimie et oxydo-réduction

Cours/TD :
1. Contexte 1.1 Les différentes sources et formes d’énergie 1.2 Changement climatique et transition énergétique
2. « Solaire » 2.1 L’effet photoélectrique : fonctionnement d’une cellule solaire 2.2 Technologies actuelles et futures : matériaux, méthodes de fabrication 2.3 Recyclage
3.  « Conversion et stockage électrochimique de l’énergie » 3.1 L’hydrogène comme vecteur énergétique (modes de production et de stockage) 3.2 Stockage et conversion électrochimique (batteries, supercondensateurs…)
TP :
projets expérimentaux sur plateforme (hydogène, batteries)

1. Comprendre la place des matériaux dans la transition énergétique 
2. Comprendre les principes de fonctionnement d’un panneau solaire et les enjeux en termes de fabrication et de matériaux 
3. Connaître les technologies clés de la filière hydrogène 
4. Connaître le principe de fonctionnement et les matériaux utilisés dans les batteries

L'enseignement combinera des cours/TD "classiques", des projets expérimentaux sur plateforme, et du travail personnel sous forme de projet de recherche bibliographique.

Documents pédagogiques disponibles sur e-campus et bibliographie donnée en séance.

Chimie physique et analytique niveau L2, Chimie des solutions niveau L2, Chimie Organique niveau L2.

Contenu théorique :
    1. Introduction à la photophysique et à la photochimie
        1.1.  Introduction 
            1.1.1. Bref historique
            1.1.2. Nature de la lumière 
            1.1.3. Interaction lumière-matière
        1.2.  Etats excités et spectroscopies
            1.2.1. Rappels sur les états d’énergie : diagramme de Perrin-Jablonski
            1.2.2. Spectroscopie électronique
            1.2.3. Spectroscopie des molécules organiques (alcènes, diazo, carbonyles, aromatiques)
            1.2.4. Processus de relaxation et propriétés des états excités

    2. Quelques grandes réactions photochimiques et leurs applications
        2.1.  Les réactions de photoisomérisation 
            2.1.1. Introduction
            2.1.2. Cas des alcènes 
            2.1.3. Cas des composés azoïques
            2.1.4. Applications
        2.2.  La photochimie des carbonyles excités
            2.2.1. Introduction
            2.2.2. Réactions de photocycloadditions [2+2]
            2.2.3. Réactions de Norrish 
            2.2.4. Applications

Contenu pratique : 
    1. Travail expérimental et bibliographique en équipe sur une des problématiques de photophysique/photochimique proposées
    2. Visite de la plateforme photochimie organique de l’ICMMO
    3. Présentation de l’appareillage spécifique à la photophysique/photochimie

S’initier aux processus induits par la lumière : Principes fondamentaux de la photochimie et de la photophysique. Comprendre et détailler les principales réactions de composés chimiques dans un état excité. Etudier et mettre en œuvre expérimentalement des phénomènes ou réactions induits par la lumière et savoir en présenter les conclusions et perspectives.

Organisation :
Enseignements avec cours magistraux, travaux dirigés, travaux pratiques et visite d’un laboratoire de Recherche.
Mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés, tests en ligne).
Contrôle des connaissances :
Interrogations en TD, examen écrit, présentation orale et compte rendu/rapport écrit.

P- Photophysique et Photochimie : des fondements aux applications ; J. Delaire et al., EDP Sciences (2016)
 - Modern Molecular Photochemistry; N. J. Turro, University Science Books (1991)
 - Invitation à la fluorescence moléculaire ; B. Valeur, de Boeck Université (2004)
 - Méthodes et techniques de la chimie organique, D. Astruc (Chapitre 7) Presses Universitaires de Grenoble (1999)
 - Principles and Applications of Photochemistry; B. Wardle, Wiley (2009)

Notions sur les orbitales atomiques et moléculaires, notions de calcul matriciel, notions d’algèbre.

Dans la partie cours, nous aborderons brièvement l’évolution du matériel informatique (ordinateurs, hardware) et de la programmation scientifique (software) y compris les principes de l’intelligence artificielle appliquée aux sciences moléculaires. Pendant les séances de travaux dirigés (TD), les étudiants s’attaqueront, sous la supervision de l’enseignant, à des problèmes de programmation scientifique de difficulté croissante. Certaines de ces séances incluront de courtes discussions visant à éclairer des concepts informatiques et/ou scientifiques. Nous aurons également l’intervention d’un/une chercheur/chercheuse (France ou l’étranger) dans le domaine du développement de logiciels scientifiques en chimie théorique. Il ou elle présentera son parcours scientifique ainsi que ses travaux de recherche, et les étudiants auront préparé des questions à l’avance.   Enfin, lors de brèves discussions collectives, on abordera des thèmes d’actualité en lien avec la computation scientifique, notamment les avancées en matière de hardware, l’intelligence artificielle, les logiciels en libre distribution et les données ouvertes (open data).

L’objectif du cours est d’offrir aux étudiants une vision d’ensemble de la conception et l’implémentation des méthodes numériques utilisées dans les logiciels de simulation en chimie quantique moléculaire, au sens large. Le langage de programmation utilisé sera Python, en particulier avec la bibliothèque NumPy.

Les travaux dirigés, à l’ordinateur, seront en individuel. L’UE sera évaluée à partir des cahiers Jupyter. Les travaux dirigés peuvent être réalisés en français ou en anglais (choix personnel).

Tout le matériel est préparé en français et en anglais. Les étudiants peuvent choisir à chaque instant la langue de communication avec l’enseignant ainsi que la langue écrite des travaux.

N’importe quel cours Python, par exemple :
https://courspython.com/bases-python.html (français)
https://docs.python.org/3/tutorial/ (anglais)
https://realpython.com/ (anglais)

Bases de la chimie organique acquises lors des 4 semestres de Licence de Chimie ou de BUT.

-Substances Naturelles : définitions
-Les tensio-actifs : structure, chimie et applications
-Les Stéroïdes : structure, chimie et applications
-Les terpènes, structure, chimie et applications
-les Phénols : structure, chimie et applications

-Appliquer les bases de la chimie organique à la connaissance des principales familles de molécules pour la santé et la cosmétique
 -Identifier les composants d’une formulation cosmétique.

Cours/TD présentiels

Bases de chimie générale et organique de L1-L2.

L'UE se découpe en 2 parties : écotoxicologie /toxicologie de l'environnement, risque chimique/toxicologie humaine/toxicochimie, assurées par des intervenants variés des UFR Sciences et Pharmacie.
-Ecotoxicologie /toxicologie de l'environnement (La notion de pollution et de polluants ; les cycles biogéochimiques et leur perturbation par l’homme ; notions d'écotoxicologie et de toxicologie de l’environnement et effets sur les écosystèmes)
-Risque chimique/toxicologie humaine/ toxicochimie (Le risque chimique et physico-chimique ; origine et voies d'exposition aux xénobiotique ; toxicité aigue, chronique, relation dose-effet ; métabolisme des xénobiotiques ; effets cellulaires (cibles…) ; toxicité pour différents organes ; toxicité pour la reproduction ; perturbateurs endocriniens ; stress oxydant)

-Initier aux risques physico-chimiques, toxiques et écotoxiques liés entre autres aux activités de chimie (recherche / industrie) et à leur prévention
-Acquérir des notions de base sur l'action des substances étrangères (xénobiotiques) 
ex. médicaments, polluants 
           - sur l'organisme : toxicologie, toxicologie humaine, toxicochimie 
            - et sur les écosystèmes : écotoxicologie

Cours/conférence ou cours/TD selon les intervenants, avec pour certains un travail de TD/ED sur des publications de recherche. 
Mémoire et soutenance orale sur un sujet de toxicologie humaine ou écotoxicologie au choix, en trinômes. Documents supports des enseignements (diaporamas, articles, TD, bibliographie) disponibles sur ecampus.

LAMY Isabelle, FABURE Juliette, MOUGIN Christian. L'écotoxicologie en questions. 1ere édition. Editions Quae. Collection Les mémos de Quae. 2022. 108 p. ISBN: 978-2-7592-3455-4. eISBN: 978-2-7592-3456-1
PICOT, André ; MONTANDON, Frédéric (et al.). Écotoxicochimie appliquée aux hydrocarbures. Paris : Lavoisier, 2013. XXVIII-668p.
RAMADE François. Introduction à l’écochimie : les substances chimiques de l’écosphère à l’homme. Cachan : Éd. Lavoisier Tec & doc, 2011. XX-828 p.
COUMOUL, Xavier. Toxicologie. 2e & Edition. Malakoff : Dunod. 2023. Print. 
KHELFI et al. Tout-En-Un de Toxicologie. Issy-les-Moulineaux: Elsevier Masson. 2023. Print.

Chimie du solide / Thermodynamique / Chimie des solutions

Cours
-Les différentes classes de matériaux
-Propriétés des matériaux de structure : résistance mécanique et résistance à la corrosion
-Méthodes de caractérisation des matériaux
Cours/Conférences
-Les problématiques matériaux pour les très grandes infrastructures de recherche : cas du LHC au CERN et de ITER (fusion nucléaire);
-Les enjeux matériaux pour la construction d’une centrale nucléaire : étude de l’EPR ;
-Les matériaux dans le bâtiment : exemple du béton
TP

1. Propriétés mécaniques des métaux et alliages (traction, microdureté, résilience)
2. Méthodes microstructurales de caractérisation (MEB, micro optique)

Initiation dans le domaine des matériaux utilisés comme matériaux de structure et les matériaux spécifiques sous fortes contraintes environnementales (mécanique, chimique, thermique ou sous irradiation)

Enseignement de type classique avec cours magistraux et cours-conférence sur des domaines spécifiques, travaux pratiques ; projet et soutenance orale sur un sujet au choix ; Documents pédagogiques disponibles sur e-campus. Visite sur site de plateforme technique et scientifique d'intérêt.

Ashby et Jones : Matériaux 1. Propriétés et applications (ED. DUNOD)

Cette UE nécessite quelques prérequis : il est recommandé d’avoir des notions de base sur les systèmes colloïdaux et les émulsions, ainsi qu’une connaissance générale des principales familles de substances naturelles (huiles essentielles, extraits végétaux, etc.).

Cet enseignement consiste en une introduction à la cosmétologie et à ses diverses applications. Le plan de cours est le suivant :La réglementation
•        Les formes cosmétologiques
•        Les matières premièresQuatre séances de Travaux Pratiques pour illustrer des notions abordées en cours sont proposées :
•        Préparation d’une lotion ainsi que d’une eau micellaire démaquillantes
•        Préparation d’une crème cosmétique hydratante
•        Préparation d’un dentifrice
•        Formulation d’un vernis à ongles sensibles aux UV
Enfin,  un projet personnel réalisé en binôme sera proposé aux étudiants, il consistera en la préparation d’un produit cosmétique au choix répondant à des problématiques actuelles.

•        Formulation et développement
•        Les produits cosmétiques

Cet enseignement constitue une introduction à la formulation de produits cosmétiques. Il vise à familiariser les étudiants avec les principales stratégies employées dans l’industrie cosmétique pour concevoir et développer des produits destinés à un usage quotidien.

L’UE est organisée autour de cours magistraux, de travaux pratiques en laboratoire et d’une présentation de projet permettant de mettre en application les notions abordées.

Aubry J.-M., Sebag H., Formulation cosmétique — Matières premières, concepts et procédés innovants, EDP Sciences, 2006. vecteurs d’actifs et produits finis. Couteau C., Coiffard L., La formulation cosmétique à l’usage des professionnels et des amateurs, Moniteur des pharmacies, 2014. Pensé-Lhéritier A. (coord.), Conception des produits cosmétiques : La formulation (3e éd.), Cosmetic Valley, 2022.

Aucun pre-requis nécessaire

Le module de Gastronomie Moléculaire est une option d’ouverture : à l’aides des compétences acquises en sciences, en général, et plus spécifiquement en chimie, nous abordons les sciences des aliments et de leur transformation.

Appliquer les notions de chimie à la science des aliments et à leur transformation (réaction de caramélisation, réaction de Maillard, diagramme P-T, lyophilisation, cuisson etc…)

Développer les notions de matière molle et de colloïdes (émulsion, mousse, gel)

Mettre en place des protocoles d’études pour analyser l’effet d’un ou plusieurs paramètres sur la structure et les propriétés de textures

Rendre compte d’un travail expérimental (projet) écrit et oral.

Utiliser les bases de physico-chimie (pH, saturation, cristallisation,) dans le domaine de la gastronomie et de l’agroalimentaire.

Cours magistral avec démonstrations qui posent les bases de physico-chimie et les concepts nouveaux (matière molle principalement)
Projet TP

Secrets de la casserole, Herve This
Un chimiste en cuisine, Raphaël Haumont
Les papilles du chimiste, Raphaël Haumont

Nos manières de voir et de connaître s’influencent mutuellement. Nous entendons par celles-ci non seulement nos « modèles » du monde – qu'ils soient physiques, culturels, politiques ou autres – mais aussi la « mécanique » de la vision et de la connaissance, y compris la relation entre le sujet connaissant/qui regarde et l'objet connu/vu. Que l'on en soit conscient ou non, ses « manières de voir » le monde et sa place dans celui-ci est intimement liée à ce que l'on « connait » et sa manière de le connaître. Elles ont également une influence décisive sur ce que l'on considère comme bon usage de ses connaissances et de soi-même. Ainsi, nous aborderons également des « manières d'être », sujet qui mène à des considérations politiques et éthiques. Ces questions seront examinées à travers plusieurs penseurs contemporains, principalement des philosophes, représentant différentes « manières de voir ». Nous lirons également des œuvres permettant de nous faire une idée de l’influence de nos prédécesseurs sur le paysage intellectuel contemporain.

Ce cours sera enseigné en anglais, sous forme de discussions. La note sera basée sur la participation à celles-ci (qui nécessitera une lecture attentive des textes en amont) et sur des essais (dissertations).

Introduction à la physique nucléaire : propriété des noyaux (densité, énergie de masse, énergie de liaison, énergie d'appariement) ; modèles nucléaires (goutte liquide, gaz de Fermi) ; la carte des noyaux et vallée de stabilité. Les décroissances radioactives : étude des différents mécanismes de désintégration des noyaux (radioactivité alpha et beta) et lois associées ; désexcitation gamma ; schémas de décroissance ; les familles radioactives naturelles (uranium et thorium) et les filiations radioactives associées ; mise à l'équilibre d'une chaîne radioactive (équilibre séculaire et activité du minerai d'uranium). Les réactions nucléaires appliquées aux réactions de fission : technologie des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP), mécanisme de fission, réactions induites par neutron et sections efficaces associées, noyaux fissiles et non fissiles, principe de la réaction en chaîne et criticité. Introduction à l'effet de la radioactivité sur le corps humain : radioactivité naturelle et artificielle, grandeurs et unités pour caractériser l'effet des rayonnements ionisants, ordres de grandeurs.

Découvrir la production d'énergie nucléaire sous l'angle des processus physiques intervenant dans les réacteurs.

Dans l’état solide, les matériaux présentent une grande diversité de propriétés physiques : électriques, magnétiques, thermiques, optiques, etc…
Nous essaierons de comprendre pourquoi en introduisant quelques modèles de base pour les propriétés les plus importantes, telle que la conduction électrique dans les métaux ou dans les semiconducteurs, le magnétisme ou encore les propriétés thermiques des solides. On expliquera les idées physiques et les modèles pour les transitions de phase magnétiques et de transition supraconductrice.
On discutera quelques-unes des nouvelles propriétés liées à la miniaturisation et la nanotechnologie.
Dans ce cours introductif on présentera des calculs simples de manière à rester aussi quantitatif que possible, tout en mettant l’accent sur les idées physiques. Des connaissances de physique statistique et de mécanique quantique seront requises.

La médecine fait appel à de nombreuses méthodes diagnostiques et thérapeutiques basées sur les concepts et technologies du domaine de la Physique. Ce cours propose de donner une vision globale des problèmes fondamentaux de physique en lien avec l’imagerie médicale, les traitements du cancer et la radioprotection. Des notions de base d’interaction des rayonnements avec la matière biologique seront données afin d’aborder les concepts et méthodes utilisés en physique médicale.

L’option d’Astrophysique du parcours de L3 Physique et Applications permet de découvrir les grands concepts liés aux Systèmes stellaires et planétaires. Nous étudierons les principes physiques gouvernant la formation et l’évolution de ces systèmes ainsi que les moyens dont nous disposons pour les caractériser. Les missions spatiales, notamment d’exploration du Système Solaire, constitueront des exemples concrets sur lesquels nous pourrons nous appuyer.

Programme :

Mécanique spatiale – orbites et trajectoires des astres et satellites artificiels Naissance et évolutions des systèmes solaires – Etoiles, petits corps et planètes Mesures isotopiques – datation et mise en évidence de processus astrophysiques Transfert radiatif, bilans énergétiques et mesures associées Instrumentation spatiale : l’exemple de la spectroscopie infrarouge

Cette option expérimentale s'adresse à des étudiants de L3 qui souhaitent plus tard passer les concours de l’enseignement (CAPES, agrégation).
Elle vise notamment à donner une nouvelle approche expérimentale en abordant différents thèmes (optique, électronique, électromagnétisme, ondes, mécanique) .

Le but est que les étudiants acquièrent de l'autonomie pour savoir exposer des expériences sur un thème donné, en présentant à la fois des manipulations de démonstration et des mesures soignées et exploitées.

Les méthodes statistiques du big data, la simulation et l’intelligence artificielle sont des outils au cœur de la recherche, de l’astrophysique à la physique des particules.

L’enseignement du big data et l’interprétation de ses graphes se développe au lycée. Ce cours présentera ses fondements mathématiques et l’interprétation rigoureuse de ses résultats. Le formalisme markovien permet la simulation, l’analyse et la caractérisation des processus physiques pour prédire l’existence d’équilibres, les temps caractéristiques, etc. Il est à la base de la modélisation théorique et de la simulation.

Les applications de l’intelligence artificielle sont devenues courantes dans les laboratoires et les entreprises : neurones, minmax, ChatGPT, etc. L’objectif est que chaque étudiant comprenne ces méthodes et, très concrètement, qu’il puisse développer ses propres projets de big data, simulation et intelligence artificielle.