Institut Charles Sadron SYFOS

Recherche

Introduction

Notre équipe est composée de 13 membres permanents (chercheurs, enseignants-chercheurs et ingénieurs), 4 membres émérites et environ 15-20 membres non-permanents (post-doctorants, doctorants, stagiaires et visiteurs). Les activités de l’équipe sont orientées vers la fabrication et la caractérisation de matériaux hybrides fonctionnels multi-échelles en volume, en couches minces ou aux interfaces en utilisant des approches originales et des outils analytiques avancés. Notre expertise s’appuie sur différents domaines de la chimie, de la physico-chimie, de la physique et de la science des matériaux pour étudier les mécanismes de formation de ces matériaux et leur organisation structurale à différentes échelles afin de comprendre et de contrôler les propriétés visées (optique, mécaniques, opto-électronique, chimique, thermoélectrique, …).

Les grandes questions scientifiques que nous abordons dans l’équipe sont : 

•    Comment fabriquer des matériaux à structure contrôlée avec des propriétés isotropes et anisotropes d’intérêt ?

•    Comprendre les mécanismes de morphogenèse des matériaux afin d’en contrôler la structure et les propriétés.

•    Comment combiner les outils analytiques (microscopie, diffusion et spectroscopie, traitement des données, IA) pour caractériser et optimiser les microstructures avec une précision quasi-atomique ?

Nos activités de recherche sont regroupées en trois thématiques :

Thématique 1 : Design de matériaux fonctionnels

La thématique « Design de matériaux fonctionnels » réunit différentes approches de structuration de la matière, développées dans l'équipe (comme le dépôt couche-par-couche, la pulvérisation à incidence rasante ou le brossage à haute température) ou adaptées de la littérature (la technique d'ice-templating), pour concevoir des matériaux hybrides fonctionnels hiérarchiques. Ces approches nous permettent de contrôler l’assemblage d'objets (polymères, nanoparticules, ...) à différentes échelles au sein de films ou de matériaux en volume. Nos recherches visent à élucider en quoi la composition et les conditions de préparation déterminent la structure et les propriétés du matériau.  L'objectif étant de produire des matériaux innovants et performants répondant à des questions fondamentales et à des besoins sociétaux. 

Exemples de projets de recherche en cours : 

•    Comprendre les mécanismes de formation de films multicouches complexes et les corrélations entre structure et propriétés

•    Etudier l'influence d'une déformation macroscopique sur la conformation de mécanophores à l'échelle moléculaire (mécano-chimie douce) 

•    Améliorer le contrôle et la stabilité de l'organisation de polymères pi-conjugués et de leurs dopants

•    Corréler la microstructure de polymères dopés avec les performances thermoélectriques

•    Introduire de la porosité de façon contrôlée au sein de matériaux polymères pi-conjugués et évaluer l'impact de la structure poreuse sur les propriétés de transport de charges, de chaleur ou de stockage électrochimique. 

 

Thématique 2 : Gels et auto-assemblages

Thématique 3 : Analyse structurale multi-échelle

La thématique « Analyse structurale multi-échelle » se consacre à l’étude approfondie des matériaux complexes et fonctionnels de l’échelle nanométrique à l'échelle macroscopique, en combinant des approches innovantes d’imagerie, de diffusion et de spectroscopie, appuyées par des méthodes avancées de traitement et d’analyse des données ainsi obtenues. Nos recherches visent à élucider la structure et les propriétés de systèmes auto-assemblés, tels que les hydrogels supramoléculaires de peptides, les polymères semi-conducteurs dopés, les films multicouches ou encore les nanoparticules plasmoniques, en explorant des concepts clés comme l’ordre, l’alignement et l’anisotropie.

Grâce à une complémentarité unique des méthodes de caractérisation multi-échelle et à l’accès à des infrastructures de pointe (synchrotrons, réseaux de microscopie électronique, centres de calcul haute performance), nous développons une expertise reconnue dans la fabrication et l’analyse de matériaux nanostructurés, tout en ouvrant des perspectives vers des applications concrètes.

Le dynamisme de notre thématique s’appuie également sur un réseau collaboratif solide, tant au sein de l’ICS qu’à l’échelle locale, régionale, nationale et internationale, renforçant ainsi son impact scientifique et technologique.