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Pluridisciplinarité et potentiel

publié le , mis à jour le

Le laboratoire est composé de quatre groupes de recherche, d’un groupe support (équipe administrative) et d’un groupe soutien (équipe technique)

L’activité scientifique s’organise en deux grands domaines : celui des nanosciences, par l’étude des matériaux et l’instrumentation, et celui de l’irrégularité qui s’intéresse à l’influence des irrégularités géométriques dans le domaine de la morphogénèse, de la dynamique des systèmes et du transport. Le PMC favorise l’émergence de sujets pluridisciplinaires et inter-équipes, en particulier à l’interface physique-chimie. Chaque groupe du laboratoire développe sa personnalité et maintient un bon équilibre entre les sujets fondamentaux et les coopérations industrielles.

Le PMC est une Unité Mixte CNRS-Ecole Polytechnique rattachée à l’Institut de Physique, et à l’Institut de Chimie. Il est évalué par quatre sections du Comité National : 03, 05, 14 et 15. La section de rattachement principale est « Matière Condensée, Organisation et Dynamique » (05).

-  Le groupe Physique de l’Irrégularité et des Milieux Confinés :

Ce goupe s’intéresse aux systèmes très irréguliers où ont lieu des processus physiques, chimiques et biologiques. Pour analyser ces processus, il fait appel d’une part à la simulation numérique et à des outils comme lagéométrie fractale, qui a permis de modéliser des processus divers, et d’autre part, à l’étude expérimentale par résonance magnétique nucléaire du transport des liquides dans des matériaux poreux. Le groupe possède une expertise reconnue dans le « modèle de champ de phase », qui permet de modéliser par exemple un alliage en cours de démixtion ainsi que lesmicrostructures qui apparaissent lors de la solidification ou de la rupture d’un matériau. Ces simulations nécessitent du calcul parallèle sur plusieurs ordinateurs, ainsi que la mise au point de programmes numériques longs dont la phase de mise au point est très importante. Nos travaux ont un impact important dans la compréhension du fonctionnement physiologique des poumons, la fabrication de murs anti-bruits et les processus de fabrication du béton.

- Le groupe de Chimie du solide :

Ce groupe a son activité centrée sur la préparation et l’étude de matériaux inorganiques et hybrides organiques-inorganiques. Ces matériaux ont des propriétés très diverses, par exemple, des propriétés luminescentes adaptées au suivi de molécules biologiques dans les cellules et aux verres optiques, des propriétés catalytiques adaptées aux verres autonettoyants. Ils peuvent être structurés ou agencés de manière à optimiser l’extraction ou l’absorption de la lumière et trouver des applications dans l’éclairage sur le photovoltaïque. D’autres matériaux étudiés ont des propriétés électriques adaptées à la micro-électronique ou aux piles à combustible.
En plus des techniques céramiques traditionnelles, les élaborations font aussi appel à des voies plus originales appartenant au domaine de la chimie douce (synthèse sol-gel, colloïdale…). Ainsi, les procédés mis en œuvre permettent d’élaborer les matériaux sous diverses formes : pièces massives, couches minces, poudres, colloïdes, etc.
La diffraction des rayons X, la résonance magnétique nucléaire, la magnétométrie à base de SQUID, la spectroscopie infrarouge et UV-visible et la microscopie électronique à balayage font partie des techniques expérimentales utilisées pour caractériser les différentes étapes de la synthèse.

- Le groupe Electrons-Photons-Surfaces :

Ce groupe s’intéresse à la physique des surfaces et des structures à base decouches minces. Il a deux activités principales, l’une dans le domaine de l’électronique de spinqui consiste en l’étude des processus de génération et recombinaison de spin dans les semiconducteurs et des propriétés de transport et de tunnel d’électrons polarisés à travers des structures magnétiques. Une autre activité concerne l’étude dans le domaine des matériaux déformables sous lumière. Elle s’appuie sur un microscope à force de cisaillement pour étudier les déformations d’une couche mince induites par la lumière à l’échelle nanométrique. Une dernière activité concerne l’étude des processus fondamentaux (piezorésistance, recombinaison) jouant un rôle clé au sein de dispositifs électroniques ou optoélectroniques.

- Le groupe Electrochimie et Couches Minces :

Ce groupe s’intéresse à la physico-chimie des surfaces et interfaces. La spécificité de son approche est d’utiliser l’interface électrochimique, sur électrodes semi-conductrices et métalliques, pour réaliser et caractériser des nanostructures fonctionnelles. Un premier axeconcerne l’étude de la croissance électrochimique, l’élaboration de nanostructures magnétiques et l’étude de leurs propriétés magnétiques en fonction de leur structure, leur tailleet leur environnement. Un deuxième axe concerne l’étude des processus d’organisation et d’interactions moléculaires sur des surfaces avec plusieurs applications, par exemple dans le domaine de la biodétection.

Un dernier axe concerne l’élaboration de couches minces fonctionnelles et l’étude de leurs propriétés avec l’application, là encore, dans le domaine de la biodétection, du stockage de l’information ou du stockage de l’énergie.