Colloïdes catalyse oxydation

La Formulation constitue le cœur des activités de recherche de l’équipe CÏSCO₂. Depuis la conception de molécules fonctionnelles jusqu’à l’application en passant par la caractérisation physicochimique, nous nous efforçons de comprendre, à l’échelle moléculaire, les phénomènes mis en jeu dans les matrices complexes de la formulation, en caractérisant les systèmes, en développant de nouveaux outils et concepts, en rationnalisant à l’aide de relations structures/propriétés via des approches expérimentales et in silico, apportant ainsi de nouvelles connaissances tant en amont qu’en aval. L’émergence de nouvelles orientations thématiques issues de collaborations fructueuses ces dernières années ainsi que le recrutement d’un nouveau maître de conférences au profil « modélisation numérique » nous permet de renforcer et d’élargir notre socle de compétences et d’expertises, désormais structuré autour de 4 axes, dont l’objectif fédérateur est de répondre aux enjeux et défis actuels, qu’ils soient environnementaux ou sociétaux.

A l’aide de concepts, d’outils expérimentaux et de descripteurs physicochimiques, nous étudions le comportement des composés fonctionnels et des dispersions dans le but de développer des alternatives plus respectueuses de l’Homme et de l’Environnement (e.g. tensioactifs ou polymères amphiphiles dérivés de la biomasse en remplacement des alcools gras polyéthoxylés, nouveaux solvants verts) et de nouvelles applications telles que les émulsions huile/huile permettant d’introduire des huiles de pyrolyse du bois dans des combustibles fossiles ou encore le développement de la « tectonique colloïdale » qui consiste à générer, par auto-assemblage de molécules, des particules colloïdales capables de stabiliser des systèmes dispersés incluant les émulsions de Pickering. Ce type de supracolloïdes formé par auto-association réduisent les problèmes de synthèses par liaisons covalentes (efficience énergétique, minimisation des étapes de synthèse, des solvants organiques, des matières premières requises), permettent l’utilisation de composés biosourcés et réduisent la toxicité en raison de leur capacité à se dissocier en espèces moléculaires.

Mots clés : Dispersions ; Micro-, Nano-, Emulsions ; Mousses ; Tensioactifs ; Amphiphiles ; Solvants verts

L e concept de « Catalyse Interfaciale de Pickering (PIC) » développé il y a une dizaine d’années en collaboration avec l’unité Mixte CNRS/Solvay E2P2L à Shanghai a connu depuis un essor remarquable (Angewandte Chem. 2015 - cité 477 fois). De nouveaux systèmes à base de particules colloïdales plasmoniques ont été récemment développés pour la catalyse interfaciale en émulsions. Dans le cadre d’une chaire internationale et du PEPR ECOCHEM, une extension aux mousses de Pickering sera explorée ainsi qu’à de nouvelles particules catalytiques amphiphiles bioinspirées, dans le but d’améliorer l’efficacité des transformations, principalement des réactions d’oxydation à base de peroxyde d’hydrogène, tout en réduisant l'empreinte énergétique.

Mots-clés : Catalyse d’oxydation ; Emulsions de Pickering ; Mousses catalytiques ; Effet plasmonique

L e stockage durable des énergies renouvelables est un enjeu important dans un contexte de transition énergétique. Les batteries rédox à flux constituent une solution pertinente dès lors que la solubilité des anthraquinones dans le milieu est suffisante. Plusieurs stratégies sont envisagées, consistant soit en la modification chimique des anthraquinones soit en l’ajout d’additifs. Dans un autre domaine, l'incorporation de matériaux organiques à changement de phases ou de fluides  dans des matrices d’immobilisation tels que des géopolymères aluminosilicatés peut consister en une solution durable pour diminuer les impacts environnementaux  par une régulation de la température en réponse au dérèglement climatique, ou pour le stockage de déchets. La mise en œuvre de ces nouveaux matériaux requiert des étapes de formulation.

Mots-clés : Energie ; Batteries ; Biodiesel ; Molécules rédox ; Géopolymères ; Stockage ; Déchets

L a conception assistée par ordinateur (CAO) de produits formulés apparaît comme un outil prometteur. En effet, avec des modèles appropriés, le formulateur est en mesure de réduire l'espace chimique disponible grâce à un examen numérique, ce qui aboutit à une courte liste de solutions potentielles qui peuvent ensuite être testées expérimentalement. Bien que de telles approches soient disponibles, leur potentiel n’est pas pleinement exploité et on peut s’attendre à un changement radical dans la façon dont la formulation est abordée dans les années à venir. En particulier, la combinaison d'approches plus récentes, avec à la fois des modèles numériques basés sur la théorie comme COSMO-RS et sur des données comme l'apprentissage automatique (présenté comme le quatrième paradigme scientifique par Jim Gray en 2007), a été soulignée comme une voie prometteuse. Ainsi, CISCO2, fort de son expérience dans le développement d'approches numériques et de la plateforme de criblage HT-SMARTFORMU, vise à se positionner comme un contributeur majeur dans ce domaine.

Mots-clés : Dynamique moléculaire ; Apprentissage automatique ; COSMO-RS ; Intelligence artificielle