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Labex MATISSE
MATériaux, InterfaceS, Surfaces, Environnement

Nos axes thématiques de recherche

Axe 1 : biomineralisation

Le meilleur des sciences de la Vie et des matériaux

Les interactions mutuelles entre matériaux inorganiques et environnement vivant, des biomolécules aux écosystèmes complets, sont un sujet fascinant. Les équipes du Labex ont étudié cette thématique dans le cadre du cycle biogéochimique du carbone, de la chimie prébiotique (origines de la vie), de la biominéralisation, à la fois dans le milieu naturel (effet des organismes sur les propriétés des minéraux formés en leur présence) et comme source d’inspiration pour la synthèse de nouveaux matériaux (biomimétisme).
Nous allons mutualiser les méthodes de caractérisation les plus avancées et accessibles dans les différentes équipes partenaires pour :

  1. élucider les relations structure-fonctions dans les biomatériaux,
  2. développer de nouvelles stratégies de synthèse dans un environnement dynamique et structuré,
  3. explorer le transfert d’information entre les mondes de la biologie et de la chimie inorganique.

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Axe 2 : Matériaux multifonctionnels et environnement

Des voies originales pour des matériaux et des procédés respectueux de l’environnement

Les matériaux peuvent être synthétisés, modifiés et mis en forme dans le but de contrôler leur comportement dans des environnements variés (à l’image des matériaux naturels). Dans cet axe, une attention toute particulière sera portée à de nouvelles méthodes de synthèse : certaines existent, d’autres sont encore à imaginer, de manière à obtenir des matériaux à propriétés ciblées. La priorité sera donnée aux processus d’élaboration fondés sur la « chimie douce », la chimie « verte » et/ou l’auto-assemblage, afin d’obtenir des matériaux nano-structurés et une réactivité de surface contrôlée. Les principaux domaines d’applications visés sont dans les domaines de la santé (avec le développement des biocapteurs et des matériaux biocompatibles), de l’environnement (avec le développement des processus catalytiques « verts ») et de l'énergie.

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Axe 3 : Interfaces, transport et réactivité

Diffusion et réactivité de surface : de l’échelle moléculaire au kilomètre

Les mécanismes mis en jeu à l’échelle moléculaire à l’interface solide-solution, associées à des processus de transport et de diffusion sur de plus grandes échelles dans des milieux poreux, impactent un grand nombre de processus environnementaux et technologiques. Il s'agit notamment de l’altération ou de la réhabilitation de matériaux, de processus de transformation de phases ou encore de la réactivité aux interfaces. L’ensemble des équipes de Matisse présentent un ensemble de compétences reconnues et de savoir-faire techniques, par exemple en maîtrisant des méthodes expérimentales poussées, permettant de répondre aux futurs challenges dans des domaines différents comme  l'énergie, la santé, l'environnement, ou le patrimoine. Ce thème impliquera les équipes suivantes de Matisse LG-ENS, ISTEP, IMPMC, LCMCP, LRS, LISE, PHENIX, PASTEUR, CRC, LRMF, C2RMF, IFP-EN.

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Axe 4 : Dimensionnalité et confinement

La quête de propriétés physiques et chimiques uniques

MATISSE possède une grande expertise non seulement dans la fabrication d’objets « intelligents » de dimensionnalité ou taille réduite mais aussi dans l’étude, la prédiction et le décryptage des mécanismes sous-jacents à ces propriétés inattendues et aux applications potentielles. Nous discuterons d’aspects particuliers de ce vaste champ qu’est l’étude des propriétés nouvelles et fascinantes des matériaux lorsque ces derniers sont étudiés à des échelles inférieures à certaines longueurs caractéristiques, typiquement situées entre quelques nanomètres et quelques dizaines de nanomètres. Deux lignes de recherche principales sont définies, d’une part, en association avec l’étude du confinement et du transport en optique ou acoustique, d’autre part l’étude des effets du confinement d’électrons.

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axe 5 : Matériaux en conditions extrêmes

Un voyage des sciences de la Terre et des planètes aux synthèses de nouveaux matériaux

MATISSE a des compétences reconnues dans le développement d’expériences et de mesures des propriétés physiques des matériaux dans des conditions de pression et de température extrêmes. Avec les capacités apportées par la plateforme de modélisation théorique, nous proposons avec MATISSE une combinaison unique pour s’attaquer à des questions importantes comme : la nature et la structure des couches profondes de la Terre ou l’intérieur des planètes, la synthèse de nouveaux matériaux (ultra-durs ou superconducteurs) par des voies hautes pressions régies par la thermodynamique hors équilibre, l’identification de paramètres de structures clefs dans les verres ou les mécanismes de transitions vitreuses. De nombreuses applications, en R&D dans l’industrie mais aussi dans le domaine des matériaux du patrimoine sont attendues.

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axe 6 : Axe transversal méthodologique pour la modélisation des matériaux

Théorie et modélisation en sciences des matériaux

La modélisation numérique joue un rôle central pour le Labex. En effet, la possibilité de calculer précisément les propriétés des matériaux ouvre la voie pour concevoir de nouveaux matériaux, pour prédire leur comportement sous des conditions environnementales particulières - avant même ou en l'absence d'explorations expérimentales - ainsi que pour obtenir une connaissance physique approfondie et démêler différents effets dans les données expérimentales. Afin de remplir ces objectifs, les approches numériques doivent être précises et couvrir différentes échelles de longueur et de temps. Un autre objectif est de modéliser directement les sondes expérimentales qui sont utilisées par d'autres partenaires au sein du Labex. Pour couvrir ces besoins, de nouvelles approches originales doivent être développées. C'est le rôle principal de cet axe. Ces nouvelles méthodes ne doivent pas être restreintes à un sujet en particulier mais doivent couvrir différents domaines d'activité du Labex, donnant ainsi à l'axe théorique un caractère transversal particulier qui 1) renforce son aspect théorique 2) ouvre de nouvelles perspectives pour des collaborations avec les partenaires expérimentaux dans d'autres axes.

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25/09/17

Traductions :

MATISSE en chiffres

  • 4 disciplines : Chimie, Physique, Sciences de la Terre, Patrimoine
  • 400 permanents

Contact

Direction

Florence Babonneau

 

Administration

Laurence Bonnet-Lericque

matisse @ upmc.fr

Tél. 01 44 27 62 36

 

Communication

Emmanuel Sautjeau

emmanuel.sautjeau @ upmc.fr