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Univ. Paris-Saclay

Caractérisation de matériaux pour l'énergie / Characterization of materials for energy

Les différentes filières énergétiques, telles que l'énergie nucléaire ou encore les nouvelles technologies autour de l'hydrogène, vecteur énergétique, ou le photovoltaïque, demandent des matériaux adaptés, dont il faut tester la durabilité et la fiabilité.

Caractérisation de matériaux pour l'énergie / Characterization of materials for energy
Chimie de surface pour la biologie et la santé

Chimie de surface pour la biologie et la santé

Surfaces et biologie (voir le LICSEN...)

Conversion de l'énergie

Le développement des nouvelles technologies pour l'énergie implique de maitriser les processus de conversion entre ses différentes formes (solaire, thermique, chimique, électrique, mécanique, ...),  ainsi que les procédés de stockage  : L'énergie solaire peut être directement transformée en énergie électrique via les processus photovoltaïques et stockée dans des accumulateurs.

Conversion de l'énergie
De la molécule au matériau moléculaire

De la molécule au matériau moléculaire

Pour obtenir des objets fabriqués avec des caractéristiques et des spécificités originales, la fabrication de matériaux moléculaires est abordée en assemblant des briques élémentaires, comme des atomes, des molécules simples ou complexes ou des nanostructures (nanotubes de carbone et feuilles de graphène notamment) sur des supports métalliques, minéraux ou organiques, du verre...

Électronique organique et moléculaire

L'électronique organique et moléculaire vise à développer un traitement de l'information basé sur différents types de nano-objets (molécules, bio-molécules, nanoparticules, nanotubes de carbone, graphène...).

Électronique organique et moléculaire
Électronique quantique et nanoélectronique

Électronique quantique et nanoélectronique

En microélectronique, la mécanique quantique permet d’expliquer les propriétés des matériaux mais l’électrodynamique des circuits reste classique.

Etudes métallurgiques par diffusion de neutrons / Metallurgical studies by neutron scattering

Les neutrons constituent une sonde particulièrement intéressante pour étudier la structure des matériaux : ceci en particulier grâce à leur faible absorption permettant de travailler sur des pièces d'épaisseur centimétrique, et aussi grâce à la relative facilité de réaliser des expériences en conditions complexes (températures élevées, matériau sous contraintes, ...).

Etudes métallurgiques par diffusion de neutrons / Metallurgical studies by neutron scattering
Interaction laser-matière : Matière sous conditions extrêmes

Interaction laser-matière : Matière sous conditions extrêmes

  "Matière sous conditions extrêmes" (LIDyL) se composent de trois groupes de recherche   Attophysique Le groupe ATTO étudie la production par génération d'harmoniques d'ordre élevé dans un gaz d'impulsions de lumière dans l'extrême UV (10-100nm), de durée ultra-brève, typiquement une centaine d'attosecondes (1as=10-18s).......

Interfaces, fluides complexes et microfluidique

Selon le domaine (énergies bas carbone, nanosciences pour les technologies de l'information et de la santé (RF-TIS), interaction rayonnement-matière) plusieurs équipes de l'IRAMIS sont impliquées sur cette thématique.

Interfaces, fluides complexes et microfluidique
L'IRAMIS et les Grands Instruments

L'IRAMIS et les Grands Instruments

  De par leur activité de Recherche Fondamentale, les chercheurs de l'IRAMIS sont très présents autour des Grands Instruments de la Recherche français et étrangers : le Laboratoire Léon Brillouin (LLB), au sein de l'IRAMIS, mais aussi :  l'Institut Laüe-Langevin , les synchrotrons (ESRF, ELETTRA et SOLEIL,....),  le GANIL ...

Materials and nanosciences, fundamental studies and applications

This scientific axis covers the activities related to the research in materials science and more generally in hetero-systems (i.e., interfaces, alloys, composites materials, and confined systems). The topics cover the study of the detailed st ructure of nanoobjects, the interactions between nano-objects, and the role of nanost ructures in composite materials. The techniques used for these studies range from diffraction to small angle scattering and reflectivity.

Materials and nanosciences, fundamental studies and applications
Matériaux et irradiation

Matériaux et irradiation

Les recherches sur ce thème portent sur des études fondamentales du comportement sous irradiation d’une grande variété de matériaux utilisés notamment dans le contexte de l’électronucléaire (alliages métalliques, verres, céramiques, polymères).

Matériaux, surfaces et nanostructures

Les propriétés remarquables des nanostructures (morphologique, magnétique, catalytique ...) sont de plus en plus exploitées. Ces nanostructures sont généralement obtenues à la surface d'un substrat, où sous l'effet des forces interatomiques, la matière s'organise spontanément à l'échelle nanométrique.

Matériaux, surfaces et nanostructures
Nanomagnétisme, spintronique, matériaux multiferroïques et nouveaux capteurs magnétiques

Nanomagnétisme, spintronique, matériaux multiferroïques et nouveaux capteurs magnétiques

Ce thème de recherche porte sur l’élaboration et l’étude de matériaux oxydes magnétiques ou multiferroïques* (ferroélectricité associée au magnétisme), la dynamique de l’aimantation dans les nanostructures hybrides et son couplage aux courants de spin (spintronique), le développement de capteurs de champ magnétique ultra-sensibles et la modélisation associée.

Nanophotonique / Plasmonique

La photonique comprend l’ensemble les sciences et technologies impliquées dans la production de photons, leur propagation et leur absorption par la matière. Les propriétés photoniques de la matière condensée dépendent autant des propriétés intrinsèques de ses constituants (molécules, réseau cristallin,…) que de leur organisation aux échelles nanométriques.

Nanophotonique / Plasmonique
Nanostructures et biomolécules : biomédecine et nanotoxicité

Nanostructures et biomolécules : biomédecine et nanotoxicité

Du fait de leur taille, les nanoparticules peuvent interagir avec les éléments du vivant, de la cellule à la molécule biologique. Ceci peut être mis à profit en médecine pour cibler des traitements, mais peut aussi présenter des effets indésirables, lors d'une forte exposition. Les équipes de l'IRAMIS travaillent selonp ces deux voies, qui ont une importance sociétale majeure.

Physique de la matière condensée, étude par l’interaction rayonnement matière / Condensed matter studies by radiation-matter interaction

Les grandes installations de l’IRAMIS, telles que les spectromètres de diffusion, de diffraction et les stations d’imagerie de neutrons du LLB ou l’accélérateur SIRIUS du LSI, sont particulièrement adaptées à l’étude des propriétés physiques de la matière condensée.

Physique de la matière condensée, étude par l’interaction rayonnement matière / Condensed matter studies by radiation-matter interaction
Physique et vivant / Physics and life

Physique et vivant / Physics and life

Trois " métiers " de l'IRAMIS trouvent une extension naturelle vers la biologie :  L'ingénierie moléculaire, où les études d'interactions coopératives de molécules en solution trouvent une suite directe dans l'étude des protéines et des différents modes d'assemblage de molécules d'intérêt biologique, L'étude de la matière à haute densité d'énergie, où les travaux sur la radiolyse et les interactions rayonnement-molécule, se transposent directement à des molécules comme l'ADN, L'étude de la matière ultra divisée, domaine dans lequel les matériaux nanostructurés, la nanophysique et la biologie convergent naturellement.

Physique statistique et systèmes complexes

Un système complexe est constitué d'un grand nombre d'entités en interaction, dont on ne peut prévoir le comportement ou l'évolution par un calcul simple (ex : étude des transitions de phase, turbulence dans un liquide, milieu granulaire, vols d'étourneaux...

Physique statistique et systèmes complexes
Programme transverse nanosciences CEA

Programme transverse nanosciences CEA

L'IRAMIS bénéficie du soutien du  "Programme transverse nanosciences CEA" pour certaines de ses actions dans le domaine.

Statistical physics in mechanics

Understanding the relations between materials microstructure and their mechanical properties is of outmost importance in  geophysics and for industrial design. Concerning material failure, the competition between stress enhancement in the vicinity of cracks and disorder in the material microstructure makes it rather complex to predict. However, the tools of out-of-equilibrium statistical physics provide the proper framework to describe crack growth.

Statistical physics in mechanics
Strongly correlated quantum materials and magnetism

Strongly correlated quantum materials and magnetism

This scientific axis encompasses research activities on a large variety of magnetic and/or strongly correlated electron systems. Included are studies of unconventional superconductors (cuprates, pnictides), geometrically frustrated pyrochlore magnets (spin ices), novel magnetic orders in 4f-electron systems (heavy fermions, Kondo insulators), multiferroic compounds with interplay between electric and magnetic orders, manganites with giant magnetoresistance properties, and molecular magnets.

Structure électronique et modélisation atomistique

Plusieurs équipes de l'IRAMIS sont impliqués dans les calculs de structure électronique (ab-initio, liaisons-fortes, Hückel etc..) et plus généralement dans la modélisation de la matière à l'échelle atomique, ce qui inclut également l'utilisation de méthodes plus phénoménologiques (potentiels empiriques, Hamiltoniens modèles, etc..

Structure électronique et modélisation atomistique
Synthèse et analyse en phase gazeuse  de nano-objets / Synthesis analysis in gas phase of nano-objects

Synthèse et analyse en phase gazeuse de nano-objets / Synthesis analysis in gas phase of nano-objects

La plupart des synthèses chimiques sont réalisées en milieu liquide. Pour l'élaboration de nanoparticules et les nanomatériaux, de multiples méthodes de synthèse en phase gaz se révèlent particulièremetn utiles et performantes .

Systèmes désordonnés et matériaux / Disordered systems, materials

Liquides élémentaires Liquides complexes (ionique et olymèriques) Liquides conditionnés (sous haute pression, confiné, solutions) Verres d'oxyde et chalcogenures Cristallisation Transition vitreuse Simple liquids Complex liquids (ionic and polymeric) Liquids in special conditions (high pressure, confined, in solutions) Oxyde glasses and chalcogenures Crystallization Glass transition  

Systèmes désordonnés et matériaux / Disordered systems, materials
Transformations catalytiques pour l’énergie

Transformations catalytiques pour l’énergie

L’IRAMIS développe de nouveaux catalyseurs avec l'objectif de développer le stockage des énergies alternatives sous forme chimique, ou la conversion du CO2, la transformation de la biomasse,  et le recyclage des déchets polymériques, trois  sources de molécules de base pour l’industrie chimique, aujourd’hui issues de produits pétroliers.

Chimie quantique et simulations moléculaires

La chimie théorique utilise les méthodes de la chimie quantique et du calcul ab initio, pour modéliser les structures des molécules. A travers des potentiels d'interaction modéles tirés de ces simulations, la dynamique moléculaire classique permet de décrire leur comportement des assemblages chimiques. Au NIMBE/LCMCE cette activité porte essentiellement sur des composés de lanthanides ou d'actinides.

Chimie quantique et simulations moléculaires
Nano-chimie, nano-objets / Nano-chemistry, nano-objects

Nano-chimie, nano-objets / Nano-chemistry, nano-objects

Le développement des nanotechnologies s'appuie de plus en plus sur la logique d'assemblage spontané (auto-assemblage) ou non, des briques élémentaires que sont les nanoparticules.

Matériaux nanocomposites nanostructurés (cristallisés et matière molle.) : de leur élaboration, à leurs propriétés.

L'incorporation de nano-objets ou la nanostructuration (à une échelle < 100 nm) au sein d'un matériau (solide cristallisé ou matière molle) permettent d'élaborer des "nanomatériaux" aux propriétés physico-chimiques nouvelles (réactivité chimique, propriétés mécanique ou électrique, biologique...).

Matériaux nanocomposites nanostructurés (cristallisés et matière molle.) : de leur élaboration, à leurs propriétés.
Matériaux nanostructurés pour l’énergie / Nanostructured materials for energy

Matériaux nanostructurés pour l’énergie / Nanostructured materials for energy

L’IRAMIS développe des matériaux nanostructurés pour les dispositifs photovoltaïques (PV) organique ou hybride : nanoparticules de silicium dopées ou non incluses dans différentes matrices, molécules spécifiques aux couches d’interface de cellules PV organiques, nanotubes de carbone fonctionnalisés par des chromophores, nanoparticules d’oxydes TiO2 dopées ou non en azote pour les cellules solaires à colorant cellules PV à base de Perovskite.

Capteurs chimiques et biochimiques, diagnostic médical / Chemical and biochemical sensors, medical diagnosis

De nombreuses méthodes sont développées par les équipes de l'IRAMIS pour développer des capteurs chimiques sensibles, sélectifs  et efficaces. Pour ceci les nanotechnologies sont largement mises à contributions, avec l'utilisation de matériaux nanoporeux ou encore  d'objets fonctionnalisés. + microfluidique nano-objets  (effets plasmoniques, magnétiques, ...

Capteurs chimiques et biochimiques, diagnostic médical / Chemical and biochemical sensors, medical diagnosis
Chimie environnementale et dépollution / Environmental chemistry and depollution

Chimie environnementale et dépollution / Environmental chemistry and depollution

Les nanotechnologies offrent de nombreuses méthodes innovantes pour le piégeage de nombreux éléments polluants, chimiques, biologiques ou encore des métaux lourds.  Des méthodes de dépollution à l'aide de filtres à base de matériaux nanoporeux ou de fibres de carbone fonctionnalisées sont ainsi développées au LICSEN.

Interaction rayonnement-matière

Lumière - Photosciences : La lumière intervient directement dans de nombreux processus physiques et chimiques ; elle est aussi un formidable outil d’investigation de la matière sous toutes ses formes. Les photosciences à l'IRAMIS recouvrent l’ensemble des études qui considèrent l’interaction lumière-matière en tant que processus fondamental et outil d’analyse.

Interaction rayonnement-matière
Corrosion long terme de matériaux métalliques / Long term corrosion of multimaterials containing metals

Corrosion long terme de matériaux métalliques / Long term corrosion of multimaterials containing metals

Plusieurs pays envisagent de développer une technologie de barrières multiples pour la sécurité du stockage des déchets nucléaires. Une question centrale est de savoir modéliser le comportement sur le long terme (soit 100 à 1000 ans) des matériaux utilisés, en particulier des containers, en acier faiblement allié, et de la matrice vitrifiée.

Science des matériaux et chimie pour l'archéologie et le patrimoine / Material science and chemistry for archaeology and cultural heritage

Au delà des études visant à mieux comprendre et prédire l'altération des métaux anciens, l'équipe du LAPA utilise la science des matériaux et les méthodes de la chimie pour comprendre certains aspects des sociétés antiques en lien avec leur niveau technologique.

Science des matériaux et chimie pour l'archéologie et le patrimoine / Material science and chemistry for archaeology and cultural heritage
Physico-Chimie  et Chimie-Physique

Physico-Chimie et Chimie-Physique

Une réaction chimique dépend non seulement des atomes et des molécules mises en jeu mais aussi de leur environnement à courte distance. Comprendre le déroulement d'une réaction chimique demande ainsi une approche fondamentale prenant en compte à la fois ses aspects temporels et spatiaux.

 

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