PEPR LUMA : Valoriser les interactions lumière-matière
Dans le cadre du plan France 2030, l'État soutient la recherche émergente, notamment le PEPR LUMA : valoriser les interactions lumière-matière. Le PEPR LUMA vise à comprendre, façonner et exploiter la lumière pour explorer et contrôler la matière, en croisant physique, chimie, ingénierie, sciences de la vie, de la santé, du patrimoine et de l’environnement.
Le Programme et équipements prioritaires de recherche (PEPR) LUMA favorise les synergies et se concentre sur des défis scientifiques interdisciplinaires qui mobilisent l’ensemble de ces disciplines et communautés scientifiques :
Vers une photoscience intelligente ;
Des photons pour les technologies vertes ;
La lumière pour protéger.
Le CNRS et le CEA co-pilotent ce programme avec plusieurs établissements d'enseignement supérieur, orientant la recherche vers des sujets à fort impact. Doté d’un budget de 40,38 M€, il financera des actions de 2023 à 2029.
Quatre axes de recherche thématique
Les objectifs du PEPR LUMA s’orientent selon quatre axes de recherche thématique :
Chiralité : Lumière, matière et réponses chirales
L’imbrication de la chiralité de la lumière et celle de la matière constitue un nouveau paradigme révolutionnant les interactions lumière-matière, ouvrant de nouvelles possibilités pour des matériaux aux propriétés inédites. Les avancées récentes incluent des spectroscopies chiroptiques avancées pour détecter des changements subtils dans les tissus biologiques, des effets chiroptiques amplifiés par des nanostructures chirales, la sélectivité de spin induite par la chiralité et la création de lumière chirale exotique. Ces approches multidisciplinaires permettront de produire des matériaux intelligents ou écologiques en sculptant l’orientation locale de la lumière et en concevant des structures chirales innovantes.
Photochimie & Matériaux : Photochimie et photo-structuration de la matière
Les progrès des sources laser permettent d’accéder à une vaste gamme de longueurs d'onde et de dynamiques temporelles, révolutionnant la synthèse chimique et la fabrication de matériaux. Les photons, agissant « sans trace » et « à distance », apportent des avantages en terme d’écoconception et d’adaptabilité aux diverses géométries de substrats. Afin de parvenir à une exploitation et un contrôle avancé des transformations chimiques et structurelles grâce à la lumière, il est devenu indispensable de disposer d’une expertise liant étroitement la photochimie, l’optique et les sciences des matériaux.
Energie & Environnement : Conversion de l’énergie solaire et protection contre la photodégradation
Les systèmes photosynthétiques naturels convertissent très efficacement l’énergie lumineuse en énergie chimique grâce à un niveau élevé de contrôle des quatre processus clés impliqués dans la photochimie et permettent notamment : la récolte initiale des photons, la séparation des charges induite par la lumière, la capture efficace des substrats abondants pertinents, y compris le CO2 atmosphérique, et l’utilisation des charges photogénérées pour conduire la transformation multi-électronique de ces substrats, parfois dans une cascade d’étapes catalytiques. La reproduction de ces organisations et processus naturels dans des systèmes artificiels hybrides doit permettre de proposer des dispositifs pour produire des solutions de photoprotection et des carburants solaires.
Santé : Lumière et cibles moléculaires pour les photothérapies de demain
La lumière peut détecter et guérir, mais les photothérapies restent à l’heure actuelle des traitements de niche. Pour améliorer leur efficacité et réduire les effets secondaires, il faut développer des outils et protocoles innovants avec un contrôle spatial et temporel optimal. L’idée clé de cet axe est la combinaison efficace de la conception de photomédicaments et du contrôle des faisceaux lumineux ultrarapides pour réaliser de véritables percées thérapeutiques, jusqu’aux applications pré-cliniques.
Des projets pour fédérer la science
Pour répondre à ces grands défis scientifiques, technologiques et sociétaux, et stimuler simultanément l’émergence de nouvelles connaissances scientifiques grâce aux partages et échanges au sein de la communauté LUMA, plusieurs actions à grande échelle, ciblées ou ouvertes, sont mises en œuvre :
Deux projets ciblés autour des plateformes permettant la création d’un pôle national d’infrastructures. Elle réunit des plateformes laser de photoscience ultrarapide et de nano-usinage (infrastructure ULTRAFAST), mais aussi des plateformes operando et de prototypage (infrastructure OPERANDO/PROTOTYPAGE), distribuées sur l’ensemble du territoire français.
Des actions ciblées de recherche thématique (les Moonshot Projects) à fort impact scientifique et socio-économique, sélectionnées dans le cadre d’un précédent appel à manifestations d’intérêt et portant sur les quatre axes thématiques LUMA.
Des appels à projets ouverts à toute la communauté pour compléter et développer des activités de recherche thématique, de modélisation-simulation, ou de développement instrumental.
Pour en savoir plus : site et chaîne Youtube LUMA