Processus de croissance et de structuration (cristallisations et interactions faibles de surface)

Les propriétés des matériaux sont fortement dépendantes de facteurs à la fois structuraux et micro-structuraux. Le couplage entre ces deux échelles, briques élémentaires et assemblage des briques, favorise l'émergence de propriétés collectives. On s'intéresse ici aux mécanismes qui, en fonction de la maîtrise des méthodes de synthèse, gouvernent (1) les propriétés individuelles des briques (cristallochimie, solutions solides, morphologie, taille…), (2) les types d'assemblage (ordonné, fractal, orienté, architecture multi-échelle…).

Les systèmes modèles choisis se rapportent aux problématiques suivantes :

• Les oxalates de Cu et Bi : formation de supra-cristaux, propriétés

• La catalyse : phosphates métalliques pour électro-dégradation, photodégradation

• La synthèse bio-inspirée : utilisation d'interfaces hydrophobes pour l'obtention de structures plasmoniques

• Auto-organisations et propriétés des assemblages de Bi2O3 et ZnO

• Précipitations minérales dans les sols et les êtres vivants : dynamique de Si, illites supergènes

Fluorescence et photoluminescence des solides

Partant des processus de fluorescence et de photoluminescence étudiés depuis de nombreuses années sur des composés bien définis, nous nous orientons plus particulièrement vers l'étude des mécanismes impliquant un ensemble de caractères que nous pouvons contrôler dans le cadre de la thématique 2 : effets de taille, cristallochimie (défauts, solutions solides), nature des interfaces ou jonctions entre composés, etc. En parallèle, nous considérons le couplage entre émission et exaltation induite par les nanostructures plasmoniques sur une large gamme spectrale, de l'UV au proche IR (Al, Ag, Au et Cu), en liaison avec la thématique 1.

Dans ce cadre, nous abordons les mécanismes de création d'excitons, de transferts de charge, d'émission… en relation avec le dopage, l'existence d'hétérojonctions, ainsi que les mécanismes de réabsorption de l'émission.

Les systèmes modèles choisis se rapportent aux problématiques suivantes :

• La détection et l'émission de rayonnements : oxydes dopés (tungstates, molybdates, phosphates…)
• L'analyse des matières organiques naturelles
• Les transferts photo-induits bioinspirés à partir de molécules du vivant de la famille des caroténoïdes

Nanostructures plasmoniques : identification, description, modélisation des nanostructures

Il s'agit de déterminer les mécanismes mis en jeu dans les processus d'exaltation de la diffusion Raman, notamment en cherchant à différencier les contributions électromagnétique et chimique : rôle des adatomes, agrégation fractale, fluctuations dans les systèmes SERS (surface enhanced Raman scattering) et TERS (tip enhanced Raman scattering).

Les systèmes modèles choisis se rapportent à des problématiques de détection et identification (par exemple micro- et nano-plastiques, électronique moléculaire, molécules de l'environnement et de la santé)

Science et société

Les technologies numériques, leur accélération, leur mondialisation transforment en profondeur les relations de l’homme contemporain à lui-même, aux autres et au monde. Se superposant aux structures sociétales existantes, les flux d'informations bouleversent les modes de subjectivation, d'élaboration, de représentation, d’imagination, de conceptualisation. A l’heure de ces bouleversements, la délimitation entre penser et calculer devient plus floue et incertaine, plaçant au centre la question de la volonté du sujet. Dotée d'une puissance inédite la computation des big data combinée à l’émergence d’une « intelligence artificielle » ne conduirait-elle pas à une mutation des formes de pensée et à l'idée qu'une délibération pourrait résulter d'un simple calcul ? L’objet de notre travail est de réfléchir à ces incertitudes, à partir d’une confrontation des disciplines et des civilisations (occidentale et japonaise), dont le but est d’ouvrir de nouveaux horizons de pensée.

Equipements plus standards

• Dépôts de couches minces (spin-coating)

• Diffraction (X-Rays, neutrons*, synchrotron*)

• Analyses thermiques (ATD-ATG, DSC, dilatomètre (DMA), EGA)

• Mesures électriques (SIE, mesure 4 pointes)

• Granulométries laser DLS et Nanotracking Analysis (NTA)

• Spectroscopies, UV-Visible et fluorescence moléculaire

• Microscopies électroniques : accès au MEB, MET

• Microscopies optiques : en température (N2 liquide à 600°C) et environnementale

• Caractérisation des solutions : microtitration, TOC-mètre

• Analyses élémentaires (CHNS)

• Fours de synthèse (jusqu'à 1800°C)

• Polisseuse métallographique

• Loupe binoculaire

• Nano- et micro-balances

*Equipements non situés au laboratoire