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Laboratoire Edifices Nanométriques (LEDNA)
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Nanocristaux de silicium

Responsable : Martine Mayne

 

Les recherches du laboratoire LEDNA sont ciblées sur cinq sujets principaux :

Enfin, pour aborder les questions sociales sur les risques associés aux nano-objets d'ingénierie, le groupe a investi massivement dans l'étude des effets toxicologiques des nano-objets.


L'étude de ces objets et matériaux se situe dans le domaine en plein essor des nanosciences et nanotechnologies, qui concerne les édifices ou matériaux qui possèdent au moins une dimension caractéristique inférieure à 100 nm et qui ont, de ce fait, des propriétés spécifiques. Notre démarche s’inscrit dans l’approche "bottom-up" des nanosciences. Nous développons nos propres méthodes de synthèse de nano-objets, avec pour objectif la formation de nouvelles entités et le contrôle de leurs caractéristiques physico-chimiques. Nous étudions leurs processus de croissance et leurs propriétés spécifiques, en particulier celles induites par les effets de taille. En tirant parti de la diversité des objets que nous savons synthétiser (nanoparticules ou nanotubes de carbone), nous élaborons des nanocomposites ou nanomatériaux originaux. La fonctionnalisation et la mise en suspension de ces nano-objets sont étudiées, afin de les manipuler aisément et de les disperser dans différentes matrices. De nombreuses méthodes de caractérisation sont mises en œuvre, en particulier les spectroscopies optiques et la microscopie électronique, souvent dans le cadre de collaborations. Les applications visées se situent dans les domaines de l'optique, de l'opto-électronique, de la catalyse, des capteurs et marqueurs (fluorescents ou magnétiques), des nouvelles technologies pour l’énergie, des nouvelles technologies pour la santé, des matériaux pour le nucléaire du futur, etc. Cette activité est étroitement couplée au tissu national et international en recherche fondamentale et appliquée via de nombreux contrats internationaux et nationaux.

 

Cellule vivante exposée aux nanoparticules

Le groupe est structuré en quatre projets principaux : nanoparticules par pyrolyse laser, activité autour de laquelle le groupe s'est formé, nanotubes de carbone alignés qui constitue notre activité actuelle dans le domaine des structures carbonées, architectures à base de nanoparticules fonctionnalisées, activité qui exploite le plus l'approche bottom-up des nanosciences, capteurs chimiques de polluants, où la photochimie joue une place prépondérante. Enfin, pour répondre aux questions de société sur les risques associés aux nano-objets manufacturés, le groupe est fortement investi dans une activité transverse: l'Etude des effets toxicologiques des nano-objets.

 

Pyrolyse laser

En ce qui concerne les nanoparticules par pyrolyse laser, l’objectif est d’exploiter au maximum la souplesse de ce procédé pour synthétiser des nanoparticules originales : nanoparticules de taille très petite (nanocristaux de silicium photoluminescents), de structure complexe (nano-oxydes dopés, particules nanocomposites) ou de phase rare (métastables ou non-stœchiométriques). Nous avons mis en route un nouveau dispositif instrumenté pour accéder à des diagnostics in-situ de la formation des nanoparticules, le dispositif SONATE (jet supersonique d'agrégats nanométriques).

 

Synthèse de nanotubes de carbone alignés

S'agissant de la synthèse de nanotubes de carbone alignés, nous avons mis en évidence un mécanisme de croissance par la base pour ces nanotubes multifeuillets obtenus par décomposition catalytique d'aérosols liquides, et poursuivons ces recherches à l’aide de diagnostics in-situ. Les propriétés les plus étudiées sont celles qui exploitent les caractéristiques de ces nanotubes, leur arrangement en tapis de nanotubes alignés, pour la mise au point de composites unidirectionnels, leur structure rectiligne et leur longueur, pour la réalisation de nanocomposites 2D ou 3D.

 

Nanoparticules de platine fonctionnalisées

L'activité nanocomposites à base de nanoparticules fonctionnalisées porte sur l’élaboration de films minces de nanoparticules de platine fonctionnalisées et l’étude de leur comportement électrochimique, permettant d’aborder l’application de ces nanocomposites aux piles à combustibles. Un résultat marquant est la mise au point d’électrodes basées sur l’association contrôlée de nanotubes de carbone et de nanoparticules de platine, aux propriétés prometteuses vis-à-vis de la réduction de l’oxygène.

 

Films minces nanoporeux

Dans l'étude des capteurs chimiques de polluants à base de matériaux nanoporeux, l’objectif est d’augmenter la sensibilité et la sélectivité vis à vis de divers polluants gazeux en incorporant des molécules sonde pouvant réagir de manière spécifique avec le polluant cible. Des succès marquants ont été obtenus pour la mesure de la qualité de l'air (par exemple le formaldéhyde) ou encore pour la métrologie des produits gazeux toxiques en milieu industriel.

 

Maj : 23/05/2016 (946)

 

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