CNRS Chimie accueille Hiroshi Kageyama en tant qu’Ambassadeur des sciences chimiques

Qu’est-ce qui a éveillé votre intérêt pour la chimie inorganique, et comment cela a-t-il orienté votre carrière scientifique ?

Chimiste du solide de formation, mes premières recherches portaient plutôt sur des sujets liés à la physique, comme la supraconductivité à haute température et les systèmes quantiques de spins, à partir de matériaux existants. Vers 2002, j’ai opéré un tournant majeur vers la chimie du solide avec l’objectif de créer de nouveaux composés et d’explorer leurs fonctionnalités. Mes premiers travaux se sont appuyés sur des réactions topochimiques, telles que les échanges ioniques, ce qui a conduit à des découvertes significatives, notamment sur des oxydes de métaux de transition comme SrFeO₂.

Progressivement, j’ai élargi mes recherches à d’autres techniques de synthèse comme la synthèse sous haute pression et la fabrication de couches minces. Mon intérêt s’est particulièrement porté sur les composés à anions mixtes comme les oxyhydrures dont j’ai étudié les fonctionnalités dans des domaines variés : magnétisme, (photo)catalyse, stockage d’énergie et supraconductivité. Ces recherches, à la croisée de la physique et de la chimie, m’ont permis de développer une perspective élargie sur les matériaux, en combinant des concepts scientifiques variés pour relever les défis liés à leur conception et à leurs applications. Mes collaborations avec des chercheurs de tous horizons, notamment en France, ont enrichi ma démarche dans la synthèse et l’exploration fonctionnelle des matériaux.

Quel rôle les matériaux inorganiques fonctionnels joueront-ils dans les technologies de demain ?

Contrairement aux oxydes classiques, les composés à anions mixtes ouvrent des perspectives entièrement nouvelles pour des applications en électronique, stockage de données et énergie. Leur capacité à intégrer différents anions, des oxydes, des hydrures, des halogénures ou des nitrures, permet de concevoir des matériaux aux propriétés sur mesure inaccessibles avec les oxydes traditionnels.

Par exemple, l’incorporation d’anions hydrure (H⁻) dans des structures oxydes leur confère une activité catalytique. En photocatalyse, les oxyhalogénures en couches multicouches montrent un fort potentiel pour des réactions activées par la lumière visible. Nos recherches récentes mettent en lumière l’ingénierie des bandes électroniques grâce à la présence d’anions multiples, un atout clé pour la photolyse de l’eau. Par ailleurs, les oxyfluorures de type pérovskite se révèlent prometteurs pour les batteries à ions fluorure, offrant une densité d’énergie et une stabilité accrues. Le domaine des composés à anions mixtes progresse rapidement et suscite un intérêt croissant, tant dans le monde académique qu’industriel. À mesure que ces matériaux évoluent, leurs applications pourraient révolutionner des secteurs clés, notamment l’énergie, l’électronique et la catalyse.

En tant qu’Ambassadeur des sciences chimiques du CNRS, qu’attendez-vous le plus de votre tournée en France ?

Je suis très enthousiaste à l’idée de renforcer les collaborations internationales lors de ma tournée française. Les échanges avec des chercheurs de disciplines variées seront l’occasion de discuter des composés à anions mixtes, un domaine à la pointe des sciences des matériaux. Ces composés exigent une compréhension approfondie de la chimie ainsi qu’une capacité à prédire leurs propriétés et à révéler de nouvelles physiques pour ouvrir la voie à des applications inédites.

En particulier, les céramiques contenant des anions moléculaires, que nous appelons « supra-céramiques », constituent une extension fascinante de ces recherches. Grâce à ces interactions, je souhaite encourager de nouvelles collaborations et explorer des pistes innovantes, tant fondamentales qu’appliquées. Un élément clé de cette démarche est le projet ASPIRE, dédié aux composés à anions mixtes et approuvé en décembre 2024 par l’Agence japonaise pour la science et la technologie. Ce projet, qui s’étend jusqu’en 2030, réunit des chercheurs de six pays, dont la France, avec des universités à Nantes, Rennes, Bordeaux et Lille. J’espère élargir encore ce réseau en intégrant de nouvelles institutions.

Propos recueillis par AVR