Prospectives dans le domaine des materiaux
Yüklə 332,48 Kb.
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- Nanostructuration
Retombées du projet:Ce projet doit permettre de soutenir et de renforcer ce potentiel unique de développements instrumentaux réalisés dans les différents laboratoires et dans/avec les grands équipements dans ces domaines. La retombée la plus immédiate concerne la formation et les relations internationales. Il doit renforcer nos activités de recherches fondamentales et les collaborations avec la Suisse, l'Angleterre, l'Espagne, les Etats-Unis, le Japon, soutenues par divers programmes (actions intégrées, réseaux européens...) pour lesquelles Grenoble est reconnu comme un centre d'excellence qui attire les visiteurs étrangers grâce à son activité expérimentale et l'implantation de grands instruments. C'est aussi vrai pour ce qui concerne le recrutement de très bons doctorants. Une formation expérimentale poussée rend les thèses plus "risquées" mais elle apporte aux étudiants un "plus" indéniable, apprécié par leurs futurs employeurs tant académiques qu'industriels, indépendamment de la formation initiale des étudiants (universitaire ou école d'ingénieur). Elle représente selon nous une des valeurs les plus appréciables (et appréciée) de la formation par la recherche Notons là encore que nous avons pu jusqu'à présent attirer de très bons étudiants de Paris, d'Espagne, d'Allemagne, à travers des programmes européens comme Erasmus, qui contribuent à maintenir un vivier de personnes hautement qualifiées en Rhône-Alpes. Cette capacité d'attraction de la région, qui rivalise sans complexe avec Paris, ne pourra être maintenue que si nos facultés d'innovations instrumentales, qui ont largement contribué à la réputation des laboratoires grenoblois, sont sans cesse développées. Annexe 1: Laboratoires de l'IPMC: Laboratoire de Spectrométrie Physique, LSP, UMR 5588 Directeur : Benoît BOULANGER http://www-lsp.ujf-grenoble.fr/ Laboratoire de Physique et modélisation des milieux condensés, LPM2C, UMR 5493 Directeur : Franck HEKKING http://lpm2c.grenoble.cnrs.fr/ Centre de Recherches sur les Très Basses Températures, CRTBT, UPR 5001 Directeur : Henri GODFRIN http://www-crtbt.grenoble.cnrs.fr/ Laboratoire de Cristallographie, LdC, UPR 5031 Directeur : Michel ANNE http://www-cristallo.grenoble.cnrs.fr/ Laboratoire Louis Néel, LLN, UPR 5051 Directeur : Joël CIBERT http://lab-neel.grenoble.cnrs.fr/ Laboratoire d'Etudes des Propriétés Electroniques des Solides, LEPES, UPR 0011 Directeur : Didier MAYOU http://lepes.grenoble.cnrs.fr/ Laboratoire des Champs Magnétiques Intenses, LCMI, UPR 5021 Directeur : Gérard MARTINEZ http://ghmfl.grenoble.cnrs.fr/ Consortium de Recherche pour l'Emergence de Technologies Avancées, CRETA Directeur : Eric BEAUGNON http://www.grenoble.cnrs.fr/CRETA/creta.html Service de Physique Statistique, Magnétisme et Superconductivité, SPSMS, DRFMC-CEA Directeur : Louis JANSEN http://www-drfmc.cea.fr/SPSMS/accueil.htm Laboratoire de Structure et Propriétés d'Architectures Moléculaires, SPrAM, DRFMC-CEA, UMR 5819 Directeur : Jean-Pierre TRAVERS http://www-drfmc.cea.fr/SI3M/web_si3m/vf/present.htm Service de Physique des Matériaux et des Microstructures, SP2M, DRFMC-CEA Directeur : Noël MAGNEA http://www-drfmc.cea.fr/SP2M/ Spintronique et Technologie des composants, SPINTEC, CEA-CNRS, URA 2512 Directeur : Jean-Pierre NOZIERES http://www-drfmc.cea.fr/SP2M/sp2m/spintec/spintec_fr.htm Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique, LMGP, INPG-CNRS, UMR 5628 Directeur : François WEISS http://www.inpg.fr/LMGP/ Annexe 2: Bilan des contributions possibles du CRETA au cluster 5: Thème : Electrotechnique, applications en puissances Contact : Pascal Tixador Rôle du CRETA : partenaire. Nombreux projets communs par le passé, prestations de mesures physiques pour le projet SMES Collaborations : Nexans, Air Liquide Aspects MACODEV : Matériaux du futur pour la fusion Aspects "by design" : choix du matériau par et pour le produit final (exemples : SMES = tenue mécanique, limiteur = résistivité à l'état normal) Aspects "Modélisation" : 3D méca et électromagnétisme Thème : Conducteurs souples déposés YBaCuO Contact : Philippe Odier Rôle du CRETA : partenaire. Coordinateur du programme régional SUPERFLEX (2003-2006), métallurgie du ruban, microATG/ATD, mesures physiques Collaborations : CRETA, LC, CRTBT, IRC, LMGP, LEG, LTPCM, GPM2, MANEP-univ. Genêve, IFW-Dresden, NIN-Chine, Nexans Aspects MACODEV : gain facteur 3 / cuivre pour le transport de puissance, upgrade des installations existantes pour monter en puissance Aspects "by design" : choix du substrat pour induire la texture, choix des couches intermédiaires pour transmettre la texture sans interactions chimiques. Thème : Massifs supraconducteurs Bi2223 Contact : Daniel Bourgault Rôle du CRETA : pilote. Elaboration, mesures physiques Collaborations : LdC, Schneider Electric Aspects MACODEV : application aux limiteurs de courants pour économie d'échelle sur la distribution électrique Aspects "Elaboration" : procédé unique de texturation magnétique et forgeage à chaud Thème : Conducteurs supraconducteurs multifilamentaires Bi2212 Contact : Daniel Bourgault Rôle du CRETA : pilote. Traitements thermiques de conducteurs, mesures physiques Collaborations : LdC, CRTBT, Nexans, NIN-Chine Aspects MACODEV : idem "conducteurs souples" Aspects "Elaboration" : procédé unique de défilement sous champ, traitement thermique de grandes longueurs par défilement. Thème : Monodomaines YBaCuO à parois minces Contact : Xavier Chaud Rôle du CRETA : pilote. Elaboration, mesures physiques Collaborations : LdC, CRTBT/LEG, réseau EFFORT, (Cambridge, Vienne, Jena, Dresden, Caen, Liège, Barcelone, Kosice), CRISMAT-CAEM, Ukraine, NIN-Chine Aspects MACODEV : application à la limitation du courant (idem massifs Bi2223), nouveaux aimants permanents cryogéniques de plus forte aimantation, durabilité du matériau face à la "corrosion" en milieu humide et au cyclage thermique Aspects "by design" : conception d'une géométrie associant "massif" à "parois minces" (pour le contrôle de la microfissuration à l'oxygénation du matériau), conception composite pour accepter les fortes contraintes mécaniques d'origine magnétique Thème : Verres métalliques massifs Contact : Jean Louis Soubeyroux Rôle du CRETA : pilote. Elaboration, caractérisation Collaborations : GEMPPM, LTPCM, GPM2, plusieurs collaborations et prestations de service par le passé pour CEA, Air Liquide, Schneider Electric Aspects MACODEV : durabilité des surfaces / corrosion, amélioration des propriétés mécaniques Aspects "Elaboration" : procédés adaptés de trempe sur roue et coulée rapide, nouvelles possibilités de mise en forme dans l'état superplastique Thème : Traitement sous champ magnétique des aciers Contact : Eric Beaugnon Rôle du CRETA : pilote. Traitement sous champ, instrumentation in situ Collaborations : projet AGUF, Arcelor-IRSID Aspects MACODEV : aciers recyclables et aux propriétés mécaniques améliorées Aspects "Elaboration" : procédé unique de traitement sous champ magnétique intense, instrumenté in situ. Aspects "by design" : à terme; modéliser l'effet du champ magnétique pour décrire de nouveaux diagrammes TTT et TRC +champ, choix du chemin thermomagnétique. Thème : Composites à magnétostriction géante Contact : Eric Beaugnon Rôle du CRETA : pilote. Conception et mesures Collaborations : à développer avec des plasturgistes Aspects MACODEV : Aspects "by design" : la propriété de magnétostriction géante n'existe pas dans les constituants mais est créée par un design composite. Thème : Hydrures pour le stockage de l'hydrogène Contact : Daniel Fruchart Rôle du CRETA : partenaire. Mise en forme, mesures Collaborations : LdC, Consortium Européen HYSTORY, LEGI-GRETH, programme "énergie du CNRS", MCP Technologie, Univ. Canada et Brésil Aspects MACODEV : pile à combustible embarquée pour une combustion propre Thème : Magnéto-caloriques Contact : Daniel Fruchart Rôle du CRETA : partenaire. Mesures physiques Collaborations : LEG, LLN, LdC, PSA, IMPHY, Univ. Sarragosse, Brésil, ECO-NET 2004-2005 (Pologne, Ukraine, Russie). Aspects MACODEV : dispositifs non polluant de réfrigération Aspect "by design" : choix des propriétés magnétiques en fonction de la température de fonctionnement, design de la forme pour un échange thermique optimal. PROJET PLATEFORME : animation d'une plateforme grenobloise d'élaboration. Informations sur les moyens existants et discussions scientifiques (séminaires + tables rondes), mutualisation d'équipements spécifiques, échange de procédés, prestations de services, contribution au montage de nouveaux projets. Annexe 3: « Matériaux sous conditions extrêmes de pression et de température » Porteur scientifique : C. Darie (MCF UJF) Laboratoire de Cristallographie UPR5031 Contact : darie@grenoble.cnrs.fr, tél. 0476887940 Equipe de recherche (CNRS) : P. Bordet (DR), D. Fruchart (DR), JL Hazemann (CR), A. Ibanez (DR), S. Miraglia (CR), P. Odier (DR), P. Strobel (DR) + Equipe technique (CNRS) : R.Argoud (IR), C. Gougeon (IR), A. Prat (IE), R. Bruyère (AI), O. Geaymond (AI) Finalité scientifique et champ d’application : La chimie sous haute température et haute pression est un domaine très riche pour la compréhension des transformations de phases et l’obtention de nouveaux matériaux. Les appareillages conçus et réalisés au Laboratoire de Cristallographie (2 brevets), constitués de deux presses équipées de plusieurs cellules adaptées à divers volumes et pressions, et d’une cellule transparente aux RX pour l’étude des milieux supercritiques, forme un ensemble unique en France (synthèse de gros volumes sous haute pression et haute température : jusqu’à 1 cm3 sous 6 GPa à1500°C). Cet équipement est utilisé selon 3 axes scientifiques qui concerne 3 équipes de recherches au sein du laboratoire (8 chercheurs permanents et 5 personnels IATOS)
Principaux équipements : • 2 presses hydrauliques + 4 enceintes haute pression de 0.1 à 1 cm3 et de 6 à 8 GPa à 1500°C (enclumes de type belt et Conac=gros volumes) • Cellules 1700°C – 200 MPa à fenêtres de saphir pour expériences par spectroscopie d’absorption X au rayonnement synchrotron en milieux supercritiques • Ensemble de caractérisations structurales par diffraction des rayons X (notamment diffractomètre à chambre chauffante (1200°C) et microscopie (MEB, TEM), • Les études par diffraction sous pression sont réalisées en collaboration àl’ESRF ou l’ILL
• Cyberstar (Echirolles, Isère) : exploitant de la licence CNRS sur les enceintes gros volume type «Conac » • JLS mécanique (Meylan, Isère) : réalisation de cellules haute pression • Cheval Frères (Besançon) : pièces optiques Résonances régionales et nationales : Collaborations régionales - LPMCN Lyon UMR CNRS-UCB (A. SanMiguel, P. Toulemonde, S. Le Floch) : chimie du solide sous haute pression haute température, aspects techniques Sur le site grenoblois collaborations soutenues par l’IPMC (Projet multiferroïques) - Lab. Louis Néel, CNRS Grenoble (R. Ballou, V. Simonet), et LCMI-CNRS, Grenoble (G. Chouteau, S. de Brion) : études magnétiques - LMGP Grenoble UMR CNRS-INPG (F. Hippert, J. Kreisel) : spectroscopie d’absorption X et Raman sous pression
- Réseau de Technologie des Hautes Pressions du CNRS - LPCM Bordeaux (P. Bopp, J.C. Soetens) : calculs de dynamique moléculaire - Lab. des verres, Montpellier (C. Levelut) : réactions en milieu supercritique - GDR 1880 « Physico-chimie en milieu supercritique »
- E.S.R.F. (European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble) : lignes absorption X et diffraction sous pression - I.L.L. (Institut Laue Langevin, Grenoble) : diffraction sous pression - CERN (Centre Européen de Recherche Nucléaire): spectroscopie atomique sur supraconducteurs haute Tc - CSIRO-Minerals, Melbourne, Australie (I. Grey): multiferroïques - Université Sao Paulo, Sao Carlos, Brésil: céramiques transparentes - Université Rio de Janeiro, Brésil (D. Dos Santos) : systèmes hydrogène-métal - Université d’Hiroshima, Japon (M. Inui) : milieux supercritiques - Stanford Synchrotron Radiation Lab., USA (U. Bergman, A. Nielsen) : milieux supercritiques
• Thèses
• Formation aux techniques hautes pressions en 2005 (collab. LPMCN, Lyon) Annexe 4: « Matériaux et structures sous conditions extrêmes » Titre : Propriétés des matériaux et transitions de phase sous très haute pression Responsable : M. Núñez-Regueiro , Centre de Recherches sur les Très Basses Températures, CNRS, Grenoble Les mesures sous haute pression sont un outil très puissant pour l’étude des matériaux. L’application d’une pression rapproche les atomes de l’échantillon en changeant de façon importante le recouvrement des orbitales. Ceci induit des modifications de la structure électronique et vibrationnelle. En fonction de la pression, nous pouvons donc observer soit des changements de la conductivité électrique ou des modes des phonons ou encore des déplacements de températures de transition de phase (vers des états ferromagnétiques, supraconducteurs, etc.). Dans des conditions plus extrêmes, nous pouvons observer des transitions isolant métal (graphite – diamant, chalchogénures des métaux de transition), ou des transformations en cascade (silicium). D’autre part nous pouvons atteindre des valeurs de température critique supraconductrices inobservables à pression ambiante (Hg-1223), qui peuvent donner des pistes dans la synthèse de nouveaux matériaux à des propriétés exceptionnelles. Ou encore, comme c’est le cas des nanotubes de carbone, d’accéder a une vision plus complète de leur physique complexe, qui n’est pas accessible par des méthodes nanoscopiques dans les conditions actuelles de la technologie. Découvertes principales: -Synthèse du diamant à température ambiante sous très haute pression à partir du fullerène C60 -Plus haute température critique supraconductrice jamais atteinte : 166K dans le composé Hg1223-F à 260 000 atmosphères -Découverte et études systématiques des phase polymérisées à haute pression et haute température des fullerènes -Premières études sous haute pression dans le nouveau supraconducteur MgB2. -Mesure des propriétés des liquides de Luttinger dans des échantillons macroscopiques de nanotubes sous haute pression
M. NUNEZ REGUEIRO, P. MONCEAU, A.RASSAT, A. ZAHAB AND P. BERNIER Nature 354, 289(1991) -Crushing C60 to diamond at room temperature M. NUNEZ REGUEIRO, P. MONCEAU AND J-L. HODEAU Nature 355, 237 (1992) -Pressure-Induced Enhancement of Tc above 150K in Hg-1223 M. NUNEZ-REGUEIRO, J-L. THOLENCE, E.V. ANTIPOV, J-J. CAPPONI and M. MAREZIO Science 262, 97(1993) -Polymerized fullerite structures M. NUNEZ REGUEIRO, L. MARQUES, J-L. HODEAU, O. BETHOUX,and M. PERROUX. Phys. Rev. Lett. 74, 278 (1995) - A New Bi-based Superconductor with Tc =12K: Sr1-xKxBiO3 (0.45 Nature 390, 148(1997) - "Debye-Scherrer Ellipses" from 3D Fullerene Polymers : An anisotropic Pressure Memory Signature L. Marques, M. Mezouar, J-L. Hodeau, M. Núñez Regueiro, N.R. Serebryanya, V.A. Ivdenko, V.D. Blank et G.A. Dubitsky, Science, 283, 1720(1999) - Superconducting high pressure CaSi/sub 2/ phase with T/sub c/ up to 14 K Sanfilippo-S; Elsinger-H; Nunez-Regueiro-M; Laborde-O; LeFloch-S; Affronte-M; Olcese- GL; Palenzona-A
M. Monteverde, M. Núñez-Regueiro, N. Rogado, KA. Regan, M.A. Hayward, T. He, S.M. Loureiroand RJ Cava, Science 292, 75-7(2001)
M. Monteverde, M. Núñez Regueiro, C. Acha, J. Pshirkov, S. Putilin and E.Antipov Physica C, 408-410, 23(2004)
M. Monteverde and M. Núñez Regueiro Phys. Rev. Lett.in press (2005) Collaborations: P. Bordet, J-L. Hodeau, Ph. Odier, P. Strobel, Laboratoire de Cristallographie, Grenoble M. Mezouar, ESRF, Grenoble P. Bernier, GDPC, Montpellier J. Karpinski, S. Kazakov, ETH, Zürich, Suisse R.J. Cava, Princeton, U.S.A. E. Antipov, Moscou, Russie L. Lu, Beijing, Chine C. Acha, Buenos Aires, Argentine
Synthèse - Structure - Propriétés physiques Le laboratoire a un savoir faire reconnu dans le domaine de l'élaboration de matériaux innovants à propriétés spécifiques :
Cette composante "matériaux" conduit le laboratoire à développer en permanence des moyens de synthèse tout à fait originaux et uniques tant pour l'obtention de matériaux à l'état massif (haute pression, haute température, champ magnétique…) qu'en couches minces (chimie douce, MOCVD…) ou au niveau nanométrique et atomique (dépôts sous vide, électrochimie, nanomanipulation par STM…). La caractérisation de ces matériaux met en jeu de nombreuses techniques et méthodes souvent sophistiquées : simulation et modèles, cristallographie fine, grands équipements (neutrons - ILL, rayonnement synchrotron - ESRF) Tout ceci engendre de nombreuses collaborations tant locales, nationales qu’internationales : Collaborations locales et régionales - Laboratoire de Spectrométrie Physique – UJF Grenoble - LPCML, Univ. Lyon I - ENS, Univ. Lyon I - LPMCN Lyon UMR CNRS-UCB (A. SanMiguel, P. Toulemonde, S. Le Floch) : chimie du solide sous haute pression haute température, aspects techniques - Lab. Louis Néel, CNRS Grenoble (R. Ballou, V. Simonet), et LCMI-CNRS, Grenoble (G. Chouteau, S. de Brion) : études magnétiques - LMGP Grenoble UMR CNRS-INPG (F. Hippert, J. Kreisel) : spectroscopie d’absorption X et Raman sous pression
- Réseau de Technologie des Hautes Pressions du CNRS - LPCM Bordeaux (P. Bopp, J.C. Soetens) : calculs de dynamique moléculaire - Lab. des verres, Montpellier (C. Levelut) : réactions en milieu supercritique - GDR 1880 « Physico-chimie en milieu supercritique »
- Grupo crescimiento de cristeis, Université Sao Paulo à Sao Carlo, Brésil - Université Friedrich Schiller à Jena - Department of Chemistry and Biochemistry, Kyushu University, Fukuoka, JAPAN - E.S.R.F. (European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble) : lignes absorption X et diffraction sous pression - I.L.L. (Institut Laue Langevin, Grenoble) : diffraction sous pression - Université de Louvain - CERN (Centre Européen de Recherche Nucléaire) : spectroscopie atomique sur supraconducteurs haute Tc - Université de Sarragosse (Bartolomé) - CSIRO-Minerals, Melbourne, Australie (I. Grey): multiferroïques - Université Sao Paulo, Sao Carlos, Brésil: céramiques transparentes - Université Rio de Janeiro, Brésil (D. Dos Santos) : systèmes hydrogène-métal - Université Chuo de Tokyo, Japon (Y. Fukai) : systèmes hydrogène-métal - NIN à X’ian, Chine - Programme : NoE « Insides Pores » (25 partenaires R+Indus) : syst hyd-métal - Université d’Hiroshima, Japon (M. Inui) : milieux supercritiques - Stanford Synchrotron Radiation Lab., USA (U. Bergman, A. Nielsen) : milieux supercritiques - ECONET 2004-2005, Pologne (Cracow), Ukraine (L’viv), Russie (St Pétersbourg) Annexe 6: Activité du SPrAM NanostructurationNanocristaux. Le SPRAM synthétise par voie chimique des nanocristaux semiconducteurs de type cœur-coquille ou cœur-coquille1-coquille2 (boîtes quantiques) de taille parfaitement contrôlée (1 à 6 nm). Ces nanocristaux font l’objet de fonctionalisations spécifiques pour les stabiliser dans des milieux différents (aqueux, non aqueux) et les greffer sur des molécules ou macromolécules, notamment pour réaliser des matériaux hybrides inorganiques-organiques (ci-dessous) ou dans la perspective d’application au marquage biologique et à l’optoélectronique. Matériaux hybrides. SPrAM développe des matériaux hybrides à base de nanocristaux semiconducteurs et de polymères conducteurs, présentant des applications potentielles prometteuses (composants optoélectroniques « souples » photovoltaïques ou électroluminescents). Ces matériaux combinent dans une large mesure les avantages des polymères (facilité de mise en œuvre, propriétés de transport électronique…) et des nanocristaux (propriétés optiques ajustables, stabilité …). Leur fabrication repose sur un greffage contrôlé de nanocristaux sur des oligomères ou polymères conjugués. Collaborations (hors Grenoble) ENS Lyon, Projet Nanobio et REX Nano2life CEA-DRT/LITEN (Saclay)
Dans ce domaine, le SPrAM développera son activité sur l’élaboration de couches bio-sensibles, sur les mesures d'interactions biologiques et l’étude des interfaces bio-actives par des méthodes optiques et électriques, et leur modélisation. Les études sur la fonctionnalisation des surfaces et des nanocristaux fluorescents, à la base de la réalisation de biopuces et de marqueurs biologiques, seront poursuivies. Parmi les événements fondamentaux qui interviennent dans la vie cellulaire, l'adhésion et la motilité sur des substrats solides permettent des mesures quantitatives qui meuvent être confrontées à la modélisation. Le champ de recherche du SPrAM dans ce domaine est de développer les modèles qui décrivent les processus physiques et chimiques à l'échelle de la cellule vivante dans le cadre de l'adhésion et de la motilité cellulaire.
LAPP (UMR 5810) Montpellier, CPBS (UMR 5094) Montpellier REX Nano2life, Univ. Sao Paulo (Brésil), Société Genoptics (Orsay)
Projet Intégré Européen PolyApply (Electronique polymère), (ST Microelectronic, Philips,…), Programme CSPVP (ADEME-CEA-CNRS) : plusieurs laboratoires français. Membranes PAC: AXANE (programme régional) Programme régional “Développement durable“, Programme national PAN-H, Yüklə 332,48 Kb. Dostları ilə paylaş:
|