Interfaces confinement matériaux et nanostructures (ICMN)

Les activités de l'ICMN sont orientées vers l’étude des matériaux et de la matière divisée, qui incluent les nanomatériaux structurés, les nanoparticules, les milieux poreux (certains carbones et milieux argileux), les fluides complexes confinés ou auto-organisés, les suspensions colloïdales, les polymères, les biomatériaux, etc.

L’ICMN se place au cœur d’une approche physico-chimique multi-échelles qui aborde et valorise les échelles intermédiaires de la matière, entre le nanomètre et le millimètre, par des outils à la fois expérimentaux de synthèse/transformation, de caractérisation de laboratoire, Synchrotron, et numériques (Monte Carlo, dynamique moléculaire et brownienne).

Les compétences et savoir-faire de l’ICMN, reconnus dans l’étude de la matière divisée, vont de problématiques fondamentales (structure, texture poreuse, organisation, fonctionnalités, thermodynamique, évolution temporelle, propriétés dynamiques et mécaniques) aux applications potentielles (photovoltaïque, dépollution de l’eau et protection de l’environnement, cosmétique, santé, nanotechnologies).

Thèmes de recherche :

Systèmes nanostructurés et confinés

• Identification des effets possibles de la réduction de la taille et/ou de la dimensionnalité des systèmes hétérogènes nanostructurés et confinés sur les propriétés dynamiques, thermodynamiques ou d’auto-organisation de la matière.
• L’approche, à la fois expérimentale et numérique, permet de mettre en évidence le rôle prépondérant des interfaces et du confinement qui créent localement des conditions extrêmes à l’origine de nouveaux états de la matière.

Trois problématiques sont abordées :

• Thermodynamique et structure de nanoalliages et fluides confinés (transitions, effets de taille, composition, cinétiques…)
• Dynamique des systèmes complexes : réseaux de pores, liquides ioniques, gels, suspensions, ...
• Rôle de la dimensionnalité sur l’auto-organisation nanométrique de systèmes auto-organisés : copolymères, systèmes colloïdaux…

Carbones fonctionnels – environnement – biomatériaux

• Conception et développement de matériaux carbonés nanotexturés fonctionnalisés.
• L’approche fondamentale est orientée vers la compréhension des mécanismes gouvernant la fonctionnalisation des carbones avec pour objectif le contrôle des propriétés de surface de ces matériaux ainsi que l’étude et la simulation de leurs propriétés notamment d’adsorption. Les savoir-faire vont de la synthèse/transformation/ caractérisation/étude des propriétés visées des matériaux, jusqu’à leur mise en œuvre et intégration dans des dispositifs ou procédés.

Les activités se structurent autour de deux thématiques :

• Environnement : élimination et détection des micropolluants dans les milieux aqueux
  • Procédés basés sur les carbones activés et permettant une régénération in situ des matériaux adsorbants.
  • Etude de l’adsorption/désorption de polluants émergents sur tissus de fibres de carbone activés par voie électrochimique et du couplage ozonation/carbone activé
  • Capteurs chimiques constitués d’électrodes carbonées fonctionnalisées permettant des applications in situ.
• Biomatériaux hybrides : développement de biomatériaux hybrides à base de tissus de fibres de carbone activés revêtus de phosphates de calcium. Étude de l’influence des caractéristiques du tissu de carbone et du revêtement sur la croissance et la bio-activité cellulaires.

Moyens expérimentaux :

Microscopes (MET, AFM, optique), diffractomètres X, SAXS-GISAXS, dépôt sous ultra-vide et spectromètre de photoélectrons X, spectromètres IRTF et UV-Vis, potentiostats/ galvanostats, impédancemètre, profilomètre, adsorption gazeuse (N2, CO2), analyse thermique/spectrométrie de masse (TPD), fours hautes températures sous atmosphère contrôlée, chromatographie liquide, analyseur élémentaire, stations de calcul, rhéomètre, zétamètre.