L'Institut des matériaux de Nantes Jean Rouxel sélectionné par le prestigieux programme japonais ASPIRE
L’Institut des matériaux de Nantes Jean Rouxel vient d’être sélectionné par la Japan Science and Technology Agency, homologue japonaise du CNRS, dans le cadre d’un prestigieux programme de recherche international, ASPIRE Top Scientists, dans le domaine de la « Recherche sur les matériaux qui contribuent à une société neutre en carbone et à une économie circulaire ».
C’est une très belle illustration des 50 années de collaboration scientifique franco-japonaise qui viennent d’être célébrées à Paris le 2 décembre dernier par le CNRS, en présence d’Antoine Petit et de Kazuhito Hashimoto, président de la JST.
Ce projet quinquennal de 3 millions d’euros financé par le Japon, couvrira les échanges entre laboratoires pour la mobilité vers et depuis le Japon. Dans le cadre de ce programme, plusieurs chercheurs de l'IMN se rendront à l’université de Kyoto et l’IMN en retour accueillera des collègues japonais.
Il porte sur « La science des anions mixtes de nouvelle génération : contrôle de la réaction/structure et nouvelles fonctions » (n° du projet : JPMJAP2408).
Il fait suite au projet Core-to-Core sur les composés anioniques mixtes qui se terminera en mars 2025 et de l’IRP « mixed anions » (2021-2025) qui implique aussi des laboratoires français à Bordeaux (ICMCB-porteur), Lille (UCCS) et Rennes (ISCR). Dans ces projets l’équipe de l’IMN effectue une recherche exploratoire sur de nouveaux composés chalcogénures (voir encadré) par des nouvelles voies de chimie douce. La recherche sur les matériaux chalcogénures est menée au sein de l’IMN depuis de nombreuses années et est reconnue internationalement. Au sein du projet ASPIRE l’IMN figure ainsi aux côtés de laboratoires prestigieux tels que ceux de Kyoto (JP), d’Oxford (UK) ou du Michigan (US).
Le programme de recherche
Cette recherche vise à mettre en lumière des nouveaux composés à anions mixtes, à prédire les voies de réaction permettant de réaliser ces structures et à développer des propriétés physiques/chimiques innovantes.
Il s’agit de réaliser une recherche exploratoire collaborative regroupant diverses compétences scientifiques afin de créer des composés d’anions mixtes (mélanges d’anions) de nouvelle génération, d’étudier les mécanismes réactionnels et de mettre en évidence des nouvelles propriétés chimiques. L’objectif est de trouver des nouveaux matériaux, d’acquérir des fonctionnalités et des propriétés innovantes. Les différentes équipes de recherche impliquées espèrent qu'une nouvelle génération de composés à base d'anions mixtes verra le jour.
Par rapport au programme Core to Core, une nouvelle compétence vient enrichir l’étude grâce à l’université de Michigan qui travaille sur le contrôle du chemin réactionnel (contrôle des réactions chimiques), la prédiction des voies de réaction et le contrôle des structures.
Les applications possibles : photocatalyse, batteries, propriétés optiques, et électroniques.
De manière plus détaillée, l'équipe japonaise dirigée par le professeur Hiroshi Kageyama (université de Kyoto) utilisera diverses techniques, notamment la synthèse à haute pression, pour explorer les composés à anions mixtes et développer des fonctions telles que les catalyseurs, les batteries et la supraconductivité, tandis que les équipes dirigées par le professeur Michael Hayward de l'université d'Oxford et le docteur Laurent Cario de l’IMN, développeront des matériaux à anions mixtes grâce à une synthèse topochimique axée sur les espèces anioniques telles que les chalcogènes, l'hydrogène et l'azote. En outre, l'équipe dirigée par le professeur Andrew Goodwin de l'université d'Oxford, utilisera une technique de pointe pour élucider les structures d'ordre supérieur, y compris celles avec un désordre corrélé, ainsi que les processus de réaction, tandis que l'équipe, dirigée par le professeur Wenhao Sun de l'université du Michigan, utilisera des techniques d’IA et de modélisation pour prédire les réactions des matériaux à base d'anions mixtes.
Les partenaires du programme
- Hiroshi Kageyama, Professor, Graduate School of Engineering, Kyoto University
- (France) Laurent Cario, Research Director, Jean Rouxel Materials Institute of Nantes (IMN), CNRS, Nantes University
- (UK) Andrew Goodwin, Professor, Department of Chemistry, University of Oxford
- (UK) Michael Hayward, Professor, Department of Chemistry, University of Oxford
- (USA) Wenhao Sun, Dow Corning Assistant Professor, College of Engineering, University of Michigan
Pour en savoir plus
L’Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel (IMN) - UMR 6502
Créé en 1988, l'Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel est un laboratoire de recherche devenu l'un des principaux centres de recherche en matériaux en France. Son activité est guidée par la conception de nouveaux matériaux et l'amélioration de leurs performances, afin de relever les grands défis scientifiques et technologiques d’aujourd’hui et de demain. Affilié CNRS et Nantes Université, il rassemble aujourd'hui plus de 120 chercheurs, enseignants-chercheurs, personnels administratifs et techniques et 80 contractuels pour la recherche. À travers la conception et la caractérisation de nouveaux matériaux, la démarche du laboratoire conduit à l'optimisation d'un large éventail de propriétés en vue d'applications, telles que les cellules photovoltaïques, les piles à combustibles, les batteries pour véhicules électriques, les nanotechnologies ou encore les matériaux pour mémoires, photoniques et optiques. Le laboratoire tire sa force d'une convergence de compétences qui sont regroupées au sein de cinq équipes de recherche, le plus souvent autour d'applications ou de grandes familles de matériaux différents :
- Physique des Matériaux et Nanostructures
- Plasmas et Couches Minces
- Stockage et Transformation Electrochimiques de l'Energie
- Matériaux Innovants pour l'Optique, le Photovoltaïque et le Stockage
- Ingénierie des Matériaux et Métallurgie.
Le programme ASPIRE
Le programme ASPIRE (Adopting Sustainable Partnerships for Innovative Research Ecosystem) vise à maintenir et à améliorer les capacités scientifiques et technologiques du Japon, à mettre en relation les meilleurs chercheurs du Japon et des pays et régions STI avancés par le biais d'une recherche conjointe internationale, et à accélérer la circulation des talents à travers le monde. Il vise à promouvoir la R&D d'avant-garde, ainsi qu'à nourrir et à mobiliser la prochaine génération de leaders de la recherche.
L’axe transversal Chalcogénures à l’IMN
Synthèse exploratoire de nouveaux matériaux chalcogénés par chimie douce
De nombreux chercheurs de l’IMN sont impliqués dans cet axe de recherche transversal : l’équipe PMN (Laurent Cario, Shunsuke Sasaki, Etienne Janod, Benoit Corraze, Florent Pawula, Hajar Echate), équipe MIOPS (Stéphane Jobic, Mayte Caldes, Olivier Hernandez, David Berthebaud, Houria Kabbour, Divyesh Parmar), équipe ID2M (Isabelle Braems).
Mots-clés : réaction topochimique, chimie des trous, chalcogénures, oligomères, chimie exploratoire