Le LICSEN a été fondé en 2014 par la fusion des anciens LCSI (Laboratoire de Chimie des Surfaces et Interfaces) et LEM (Laboratoir d’Electronique Moléculaire), qui partageaient tous deux une expertise dans la fonctionnalisation des surfaces et la chimie des nanomatériaux. La capacité d’ajouter de nouvelles fonctionnalités aux surfaces et aux nanomatériaux grâce au développement de processus de fonctionnalisation chimique reste au cœur de bon nombre de nos activités.
Principaux contacts : Guy Deniau, Pascal Viel
Fonctionnalisation de surface à base de diazonium
SEEP: Surface Electroinitiated Emulsion Polymerization, un procédé d’électrogreffage de polymères vinyliques sur des surfaces conductrices
GRAFTFAST®: procédé de greffage de polymères sur des surfaces par réduction chimique de sels de diazonium.
Ces procédés et leurs optimisations/évolutions sont utilisés dans différents projets tels que : les surfaces antibactériennes, les modifications d’implants médicaux (voir le thème Bio/Santé), les apprêts anticorrosion, l’électronique imprimée, l’électronique organique (voir ci-dessous), etc.
Pour en savoir plus : Processus d’ancrage induit par les sels de diazonium : mécanisme, application(s) (thèse de doctorat de A. Mesnage, 2011)
Principaux contacts : Stéphane Campidelli
Chimie des nanotubes de carbone
La fabrication de matériaux hybrides fonctionnels qui préservent et combinent les propriétés de leurs éléments constitutifs est une question centrale des nanosciences. Parmi les différentes classes de nanomatériaux, les nanotubes de carbone et le graphène constituent une classe de matériaux présentant des propriétés mécaniques et électroniques exceptionnelles et se sont avérés être des candidats prometteurs pour les composites, les applications électroniques, de détection, de conversion d’énergie et biomédicales. Toutefois, la fabrication d’assemblages moléculaires à base de nanotubes ou de graphène reste limitée en raison de la difficulté d’incorporer des molécules très élaborées à la surface des nanotubes. Ce problème peut avoir principalement deux origines : l’incompatibilité entre la fonctionnalité des molécules et les conditions requises pour la fonctionnalisation des nanotubes et/ou le fait que la fonctionnalisation des nanotubes nécessite un grand excès de réactif qui est difficile ou impossible à recycler. Dans ce contexte, nous travaillons sur la chimie des nanomatériaux à base de carbone et nous développons des méthodes innovantes de fonctionnalisation de ces matériaux.
Pour en savoir plus : Carbon Nanotube-Templated Synthesis of Covalent Porphyrin Network for Oxygen Reduction Reaction, J. Am. Chem. Soc. (2014) / Functionalization of Carbon Nanotubes through Polymerization in Micelles : A Bridge between the Covalent and Noncovalent Methods, Chem. Mater. (2013)
Principaux contacts : Guy Deniau, Renaud Cornut
Primaires anticorrosion sans chrome
Dans le cadre du projet ANR LabCom Mestrel (2017-2019) avec la PME PROTEC-Industrie, nous visons à remplacer les traitements au Cr(VI) sur métaux, hautement cancérigènes et bientôt interdits (Reach), par des revêtements organiques minces et robustes issus de la chimie verte. Ces revêtements doivent remplir deux fonctions essentielles : primaire d’adhérence pour la peinture et anticorrosion. Nous avons récemment obtenu d’excellents résultats dans ces deux fonctions, permettant à nos revêtements de passer les tests normalisés les plus stricts de l’industrie aérospatiale. Nous avons également réussi à développer de nouveaux protocoles d’étude utilisant la microscopie électrochimique à balayage (SECM) pour obtenir rapidement, en laboratoire, une prédiction fiable de la qualité du revêtement en termes d’adhérence et d’anticorrosion. Cette approche originale permet d’éviter les résultats fastidieux des tests standardisés, ce qui accélère considérablement le développement de nouveaux revêtements.
Pour en savoir plus : Un primaire d’adhésion avant peinture, sans chrome VI, pour l’aéronautique (Fait-Marquant IRAMIS 2017) / Bifunctional coatings : coupling an organic adhesion promoter with an anticorrosion inorganic layer, RSC Advances (2019)
Principaux contacts : Bruno Jousselme, Vincent Derycke
Films organiques ultraminces électro-greffés comme nano-électriques
Nous avons développé l’électro-greffage de films moléculaires minces et robustes directement sur des électrodes et leur intégration dans des dispositifs fonctionnels. Ces films permettent d’étudier le transport électronique dans une gamme de distances inter-électrodes (3-20nm) intermédiaire entre celle de l’électronique moléculaire basée sur des monocouches auto-assemblées (SAMs) et celle de l’électronique organique basée sur des films plus épais, tout en relevant le défi majeur de la robustesse. Profitant du large choix de composés greffables, nous avons étudié les propriétés de films organiques compacts et isolants et démontré leur performance en tant que diélectriques organiques de grille minces et hydrophobes dans des transistors.
Pour en savoir plus : Organic electrografted thin films based nano-devices (thèse de F. Lebon, 2019) / Electrochimica Acta (2019) / J. Phys. Chem. C (2016)
Principaux contacts : Bruno Jousselme, Vincent Derycke
Films ultraminces électrogreffés comme couches actives dans les dispositifs mémoriels organiques et films ultraminces circuits ganiques comme nanodiélectriques
Nous avons introduit des nanodispositifs mémoriels organiques robustes, rapidement programmables et non volatiles, basés sur des complexes redox électrogreffés qui mettent en œuvre des synapses grâce à une large gamme d’états de conductivité intermédiaires accessibles. En étroite collaboration avec l’IEF-Orsay (J-O. Klein et collaborateurs), nous avons démontré expérimentalement un réseau neuronal élémentaire, capable d’apprendre des fonctions, qui combine quatre paires de memristors organiques comme synapses et de l’électronique conventionnelle comme neurones. Notre architecture est très résistante aux problèmes causés par des dispositifs imparfaits. Elle tolère la variabilité inter-dispositifs et une règle d’apprentissage adaptable offre une immunité contre les asymétries dans la commutation des dispositifs.
Scientific Reports (2016 ) / Fait Marquant IRAMIS 2016 / Electro-grafted organic memristors as nanosynapses for neuro inspired circuits (thèse de doctorat de T. Cabaret, 2014)
Principaux contacts : Pascal Viel, Fanny Hauquier
Electronique flexible imprimée en cuivre
Le laboratoire combine son expertise en impression (2D, 3D) et en fonctionnalisation de surface (notamment pour la métallisation de plastiques) pour développer des procédés innovants pour l’électronique imprimée flexible. Ces procédés à base de cuivre n’utilisent pas de nanoparticules.
Pour en savoir plus : Greffage de polymères par impression à jet d’encre : A Direct Chemical Writing Toolset. Adv. Funct. Mater. (2013) / Développement par procédé d’impression jet d’encre de composants électroniques métalliques souples (thèse de G. Barral, 2019) / Alternative Photonic Sintering for Inkjet Copper Inks (projet ANR 2016-2020)