Axe Chimie du Solide
Equipes
Mot du responsable d'axe
Laurent Delevoye, Directeur de Recherches CNRS
L’axe Chimie du Solide trouve son héritage dans l’ex Laboratoire de Cristallochimie et Physicochimie du Solide (LCPS), membre fondateur en 2006 avec le LCL (Laboratoire de Catalyse de Lille) de l’UCCS. Nos activités sont principalement centrées sur les problématiques liées aux matériaux pour l’énergie (nucléaire, hydrogène, stockage électrochimique) et l’environnement (recyclage des matériaux fissiles, couches minces ferroélectriques éco-compatibles, valorisations des sous-produits du cycle du nucléaire, piégeage d’éléments radiotoxiques). La démarche qui constitue notre point fort, à savoir la création/compréhension/optimisation de nouvelles phases, est au cœur de notre stratégie car elle est, et demeurera pour les prochaines années, une source de nouveaux matériaux à propriétés remarquables.
Pour mener à bien nos projets, nous nous appuyons sur une approche de synthèses raisonnées (concept de phases architecturées, recours aux modélisations computationnelles), complétée par de fortes compétences en méthodes de caractérisations avancées. On peut ainsi citer des développements méthodologiques en RMN des solides (noyaux quadripolaire, DNP-Dynamic Nuclear Polarization), en cristallographie électronique, en mesures de transport électriques, ioniques et/ou magnétiques (à l’échelle macroscopique et nanométrique).
Le triptyque synthèse-structure-propriétés est au centre des préoccupations des cinq équipes constituant l’axe CS. L’équilibre entre recherche amont et aval est un point important de notre recherche permettant ainsi un développement engagé sur les différents enjeux sociétaux précités. De fait, la principale caractéristique de l’axe CS, à savoir sa capacité à créer, étudier, et optimiser de nouveaux composés inorganiques, tant cristallisés que vitreux, est et restera le fer de lance de notre recherche.
Présentation
La principale caractéristique de l’axe CS est sa capacité à créer de nouveaux composés inorganiques, tant cristallisés que vitreux. Son approche se base sur l’assemblage raisonné de blocs structuraux, et permet le design de nouveaux matériaux dans des domaines très variés (magnétisme, transport, ferro- et piézo-électricité, optique…). En diversifiant les méthodes de synthèses, l’axe CS se démarque des matériaux conventionnels, et maintient un effort constant dans la recherche exploratoire de nouveaux composés à architectures originales, indispensable au renouveau de concepts physico-chimiques et d’applications innovantes. Il s’agit notamment d’élaborer des phases magnétiques, des matériaux luminescents sans terre rare, des matériaux de cathode pour pile à combustible de type SOFC, des couches minces à propriétés ferroélectriques ou des verres autocicatrisants. Cette démarche de chimistes du solide est aussi au cœur des compétences en chimie des matériaux du nucléaire, pour lesquelles des partenariats pérennes ont été développés avec les acteurs de la filière (AREVA, CEA). En complément aux activités de synthèse, une forte expertise en caractérisations est présente au sein de l’axe, notamment en ce qui concerne les développements méthodologiques en RMN des solides, la cristallographie électronique avancée ou les mesures électriques à l’échelle de domaines nanométriques.
Stratégie
L’axe chimie du solide affiche une activité centrée sur les problématiques liées aux matériaux pour l’énergie (nucléaire, hydrogène). La démarche qui constitue son point fort, la création de nouvelles phases, sera poursuivie car elle demeurera pour les prochaines années une source de nouveaux matériaux potentiels. La stratégie s’appuie sur une approche de synthèses raisonnées (concept de phases architecturées, recours aux modélisations), complétée par de fortes compétences en méthodes de caractérisations. On notera que l’Unité porte un projet d’implantation d’un spectromètre RMN 1200 MHz dans le cadre d’une infrastructure nationale TGIR. La logique amont-aval est aussi présente, et certains matériaux développés dans l’Unité (couches minces ferroélectriques, autocicatrisantes) s’inscrivent dans les priorités des KET-AM (Key Enabling Technologies-Advanced Materials).