Tutelle du CNRSMONARIS (UMR 8233) de la Molécule aux Nano-objets : Réactivité, Interactions et Spectroscopies

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Du nano-objet au solide

Responsables : Isabelle LISIECKI (DR2*), Philippe COLOMBAN (DR1*)

Crédit : Monaris

Les grandes thématiques sociétales que sont le stockage et la production d’énergie, la pollution, le stockage ou le transport de l’information, la conservation du Patrimoine, deviennent de plus en plus des champs d’investigation des nanotechnologies. Pour répondre à ces défis le pôle "du Nano-objet au solide" au cœur de la fusion entre nos deux laboratoires est structuré non pas en équipes mais en projets, permettant ainsi une plus grande réactivité et intégration des chercheurs, enseignants-chercheurs et ITA, BIATTS issus du LADIR et du LM2N. Quatre projets communs sont formulés, allant de l'élaboration de nanomatériaux aux solides hétérogènes en passant par les mésostructures. L'accent sera mis sur la compréhension des mécanismes réactionnels, la caractérisation structurale et énergétique et des propriétés des matériaux nanostructurés ce qui implique des développements méthodologiques et expérimentaux adaptés. Ce projet multi-échelles propre à MONARIS va de la synthèse raisonnée de nanocristaux et leur assemblage aux solides nanostructurés et à l'étude des nouvelles propriétés spécifiques en vue ou en lien avec leurs applications.

Complètement intégrée au laboratoire -- et donc en lien étroit avec l’expérience -- l’activité de simulation numérique au sein du pôle est double : d’une part apporter une aide à l’interprétation de résultats expérimentaux en faisant appel à des modèles théoriques déjà bien établies, mais également mettre en œuvre des nouvelles méthodes de modélisation et des outils d’analyse adaptés aux problématiques du pôle (mais aussi du reste du laboratoire), nécessaires pour aller vers une rationalisation des phénomènes observés.

4 thèmes seront développés :

1) Nano-morphologie et nano-alliage : organisation pour la plasmonique et l'enregistrement magnétique

Les matériaux nanostructurés ou les auto-assemblages de NCs dans des édifices périodiques à grande échelle (supra-cristaux) sont une des réponses potentielles aux défis mentionnés ci-dessus. Ces assemblages ne sont pas de simples objets en soi. Ils doivent être vus, comme des nouveaux matériaux dont on doit expliciter les propriétés physico-chimiques et que l'on cherchera à intégrer au sein de systèmes valorisables. Mais de nombreuses interrogations demeurent quant à leur réelle disponibilité et mise en œuvre au sein de ces dispositifs. Il faut ainsi mieux comprendre la physico-chimie des nano- et méso-structures tant du point de vue de la synthèse des nano-objets que de leurs assemblages. Il faut donc étudier : i) les mécanismes réactionnels mis en jeu dans l'élaboration des NCs; ii) les mécanismes d'assemblage, aux niveaux micro- et macroscopique conduisant aux super-organisations 2D et 3D ; iii) la conservation de ces assemblages dans la réalisation de systèmes multimatériaux voire de (parties de) dispositifs.

2) Magnétisme, magnéto-optique, transfert de charge et interactions aux échelles (sub)nanométriques

La compréhension des interactions de diverses natures dans un système hétérogène subnanométrique est nécessaire pour envisager une optimisation des propriétés et des systèmes les utilisant.

3) Nanomécanique

Les spectroscopies de vibration analysent simultanément le transfert de charge inter-atomique et la mécanique des liaisons, en fait la brique ultime contrôlant le comportement macroscopique. Les spectroscopistes étant généralement chimiste et non mécanicien toutes les informations relatives au comportement mécanique sont "ignorées".

4) Imagerie non destructive et sur site

Le développement de l'étude des objets et matériaux du Patrimoine nécessite d'éviter tout prélèvement, cela conduit donc à explorer de nouvelles approches expérimentales, méthodologiques ou même conceptuelles afin d'exploiter les dispositifs mobiles dont les performances souvent réduites doivent être contrebalancées par une parfaite compréhension des signatures spectrales et un recours à des analyses algorithmiques. Les dernières années ont été focalisées sur les matériaux inorganiques (céramiques et verres, couches transformées des métaux (corrosion et patines). L'effort portera sur les matériaux et objets à base de substances naturelles organiques.

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FOCUS

COMPOSITION DES EQUIPES

Equipe associée au Pole 2

Collaborations, partenariats

  • Position de leader international :
    • Notre groupe malgré sa très faible taille dans l'étude Raman, en particulier sur site, de certaines familles de matériaux, nous permet d'accueillir de nombreux visiteurs étrangers pour des périodes de quelques jours :(PHC, Partenariats CNRS-Etrangers, cf annexes) à plusieurs mois/semestres (doctorants étrangers avec support des pays d'origine : Espagne, Italie, Serbie, Turquie, Vietnam, Thailande) et de participer à de nombreuses actions de valorisations.
  • Participations à des Actions de valorisations :
    • Films, émissions radio, presse grand public ou spécialisée, sites web