Matériaux hybrides

Chimie des actinides

Notre équipe s'applique à étudier les modes de connexion des métaux actinides (principalement le thorium et l'uranium) associés à des ligands organiques donneurs O-/N (carboxylates, amides) pour générer des réseaux multidimensionnels, allant d'assemblages moléculaires géants ({U₃₈}) à des systèmes tridimensionnels imitant les architectures rencontrées dans les composés MOFs (ex : type UiO-66).

Systèmes moléculaires

Cette recherche concerne la cristallisation d'espèces moléculaires avec des métaux de transition à haut degré d'oxydation, tels que ceux que l'on trouve dans les polytungstates de type Keggin et Dawson ou les dérivés cryptates, incorporant des hétéroéléments tels que les éléments 4f (lanthanides) ou 5 f (actinides). Une nouvelle cristallochimie est aussi investiguée pour la synthèse de briques moléculaires basées sur des métaux (type V) tels que le niobium ou tantale. Les unités identifiées de nucléarités variables ({Nb}_2-12) pourraient être utilisées comme briques de construction pour le développement de réseaux étendus originaux de type MOF.

Une thématique récente du groupe se concentre sur le contrôle de la relation structure-propriété de cage moléculaire de type métallo-organique (MOCs) via leur fonctionnalisation pré- ou post-synthèse et/ou leur mise en forme pour des applications lié à l’énergie, l’environnement et la santé.

Matériaux MOF comme adsorbant de molécule gazeuse

Cette orientation de recherche constitue un thème historique de l'équipe, et concerne la problématique du relargage de d’effluents gazeux dans l’environnement, que l’on peut rencontrer lors d’un accident de réacteur nucléaire. Nous avons ainsi exploré les capacités de capture de contaminants radioactifs gazeux tels que l'iode moléculaire (I₂) et plus récemment le tétroxyde de ruthénium (RuO₄), le krypton ou le xénon par des matériaux MOF. L'équipe a ainsi mis en place un banc d'adsorption pour l'iode (I₂) gazeux avec un système de mesure cinétique automatisé, ou des mesures d'adsorption du krypton ou du xénon contrôlées par thermostat.

Matériaux MOF pour la capture et dégradation d’agents militaires toxiques

L'équipe s’intéresse aux propriétés des matériaux MOF pour l'adsorption et la décomposition de molécules de type DMNP (diméthyl 4-nitrophényl phosphate) classiquement utilisées comme simulant d'agents de guerre neurotoxiques organophosphorés. L'angle de recherche est centré sur la fonctionnalisation de tissus textiles (combinaison de combat) à l'aide de solides MOF, ce qui permettra de piéger et de dégrader les gaz toxiques. Cette activité aborde l’aspect du greffage des MOFs sur les fibres textiles, ainsi que la capture et la mesure de la cinétique de dégradation chimique des molécules de DMNP sur les composites fibre/MOF.

Matériaux poreux antiviraux

Suite à la l’épidémie de SARS-CoV-2 (2019), l’équipe a mis à profit ses compétences pour la fabrication de matériaux poreux antiviraux. Ce travail, mené en collaboration avec l’Institut Pasteur de Lille, a notamment permis de proposer des matériaux MOF et des silices poreuses montrant une activité antivirale contre le virus de l’hépatite C ou plusieurs coronavirus (dont le SARS-CoV-2).

L’équipe est dotée d’un laboratoire pour la synthèse de matériaux par voie douce à des températures inférieures à 200°C (hydro-solvothermale, micro-onde, étuve thermostatée – 10°C + 200°C) avec des possibilités de travail sous atmosphère inerte (rampe vide-argon, boite à gants) et d’un laboratoire pour la mesure d’isotherme d’adsorption multi-gaz (N₂, CO₂ CH₄, Kr, Xe, NO, NH₃, H₂).