Matériaux hybrides
Responsable d'équipe : Dr Sylvain Duval
Responsable d'équipe adjoint : Pr Christophe Volkringer
Mot du responsable d'équipe
Créée en septembre 2017, l’équipe matériaux hybride (MATHYB) est composée de cinq chercheurs permanents, et développe des recherches sur la synthèse de solides hybrides organique-inorganique. Ces solides incluent des polymères de coordination de type Metal-Organic Frameworks (MOFs), des espèces moléculaires telles que les clusters oxo-métalliques ou les cages métallo-organiques (MOCs). Nous nous appuyons sur notre expertise en chimie de coordination pour créer de nouveaux matériaux « sur mesure » (multifonctionnels, porosité contrôlée) pouvant répondre aux problématiques sociétales actuelles sur la transition énergétique, la préservation des ressources, la protection de l’environnement et la décontamination biologique. En particulier, l’objectif de cette thématique de recherche est de proposer des solutions innovantes pour l’adsorption de gaz, la catalyse, la dépollution et la protection antivirale.
Sylvain Duval, Maître de Conférences HDR
Thématiques
Systèmes moléculaires
Cette recherche concerne le développement d’une nouvelle cristallochimie pour la synthèse de briques moléculaires basées sur des métaux de transition (type V) tels que le niobium (IV, V) et le tantale(V). Les unités identifiées de nucléarités variables ({Nb}2-12 et {Ta}2-8), stabilisées par des ligands carboxylates, pourraient par la suite être utilisées comme briques de construction pour le développement de réseaux étendus originaux de type MOF avec les propriétés inhérentes à ce type de composés.
Cages métallo-organiques
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. Ces molécules offrent de nouvelles possibilités en termes de mise en forme, grâce à leur solubilité, mais aussi pour l’obtention d’assemblages supramoléculaires pour la formation de structures complexes. Ces cages métallo-organiques retiennent toutes les particularités leur permettant d’être utilisées pour les thématiques fortes de l’équipe.
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 (diméthyle 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).
Équipements spécifiques
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).
Membres de l'équipe
| Nom | Fonction | Tutelle |
|---|---|---|
| Sylvain Duval | Maître de conférences | Univ. Lille |
| Natacha Henry | Maître de conférences | Univ. Lille |
| Alexandre Legrand | Chargé de Recherche | CNRS |
| Thierry Loiseau | Directeur de Recherche | CNRS |
| Christophe Volkringer | Professeur des Universités | Centrale Lille |