Matériaux, énergie, photonique
Animateur scientifique : A. Pillonnet
L’axe thématique "Matériaux, énergie, photonique" trouve sa place entre science fondamentale des matériaux et applications. Il fédère sept équipes dont une partie des activités se retrouve dans des thématiques autour de la compréhension de phénomènes physiques en lien avec leurs propriétés structurales ou physico-chimiques, et/ou des applications potentielles de ces mêmes propriétés.
Les frontières de l'axe thématique sont délicates à définir. Du point de vue des thèmes scientifiques, la notion de matériaux sous-entend que les objets d’intérêt vont des échelles macroscopiques (massifs) à la nanostructure, qu’ils soient amorphes ou cristallins, en passant par des structures mono- ou bi-dimentionnelles telles que les fibres ou films minces. On se focalisera ici sur les ensembles de nanostructures alors que les études sur particules uniques se retrouveront plus naturellement dans l’axe "Nanosciences".
Du point de vue des fonctions, les équipes sont majoritairement impliquées dans les domaines de l’optique et de la spectroscopie. Il en résulte un fort potentiel de compétences et d’équipements pour développer des activités autour des matériaux pour l’optique, qu’ils soient passifs ou actifs. A titre d’illustrations, les propriétés de conversion de fréquences, d’amplification, d’effets Raman stimulés, de scintillation concernent des secteurs d’activités aux enjeux sociétaux importants tels que le photovoltaïque, l’imagerie médicale, les télécommunications, l’opto-électronique, le stockage des déchets nucléaires, la thérapie, la photocatalyse, les bio-capteurs énantiosélectifs. Par ailleurs, la recherche de matériaux à propriétés magnétiques ajustables telles que l’anisotropie magnétique ainsi que les effets des hautes pressions sur la structure et donc les propriétés vibrationnelles, thermoélectriques ou bien supraconductrices font partie des compétences fortes de cet axe.
Au delà des études de leurs propriétés, l’élaboration de ces matériaux est une des richesses de l’axe. En ce qui concerne l’élaboration de nanoparticules, on retrouvera ainsi plusieurs types de compétences fortes allant de la synthèse par chimie douce de matériaux hybrides à fonctionnalités optiques et magnétiques en direction par exemple de la santé, à des techniques d’élaboration par voies physique (Low Energy Cluster Beam Deposition, Pulsed Laser Ablation in Liquid) pour des études plus fondamentales orientées également vers l’optique ou le magnétisme. Un fort potentiel d’élaboration de films minces à fonctionnalités optiques est également présent à travers les techniques de Pulsed Laser Deposition de dépôts par voies sol-gel de matériaux organiques ou inorganiques. La synthèse cristalline sous forme de fibres ou monocristaux est aussi une compétence importante présente au sein de l’axe. L’iLM est ainsi très impliqué dans la recherche, la fabrication et l’analyse des composants de l’interférométrie gravitationnelle, notamment la fabrication des miroirs de grande taille à très basse absorption. L’élaboration de matériaux sous conditions extrêmes de température et pression fait également partie des savoir-faire présents dans l’axe thématique. Enfin, au travers de leurs recherches autour de la compréhension des matériaux et des phénomènes lumineux ou colorés, les chercheurs ont développé des recherches en lien avec les Sciences Humaines et Sociales sur le thème " Lumière Matière pour les arts et le patrimoine ».
Une grande partie de ces thèmes de recherche s’appuie sur la plateforme ILMTech de l’institut et hors institut (CLYM, Cristal INNOV) ainsi que sur les grands instruments, ESRF, ILL et Soleil au niveau national, DESY, BESSY (Allemagne), SLS (Suisse), ELETTRA (Italie), Argone (USA) et Campesina (Brésil) au niveau international.