Projets

Le projet DLab SHS souhaite proposer aux chercheurs, et notamment aux partenaires du réseau DIM, une offre de services et un accompagnement à propos de la collecte, du stockage, de la description, de la diffusion et de l’archivage des données. Le projet DLab SHS a pour but d’intervenir sur les verrous institutionnels, techniques et humains qui entravent le « travail de la donnée », en particulier dans les projets en SHS. DLab SHS souhaiterait bénéficier d’une solide base d’équipements (imprimante 3D, NAS, scanner 3D, casque de réalité virtuelle, etc.) pour permettre aux chercheurs de se positionner au coeur de la gestion des données de la recherche. La culture des données et les principes FAIR structureront la démarche du projet DLab SHS qui se propose d’intervenir de trois manières différentes : la formation, l’accompagnement personnalisé de projets, la mise à disposition d’outils.

Les laboratoires LSCE, AASPE et GEOPS se rejoignent pour acquérir un système de pesée automatisée pour les mesures 14C. La géochronologie 14C nécessite d’associer de nombreuses mesures de matériaux de référence à chaque datation d’un échantillon inconnu. Aussi, 40% des mesures réalisées le sont sur ces matériaux. Leur pesée avec une précision de l’ordre de 5 à 7-8%, pour des masses allant de 0.5 à 5.5 mg dans des contenants divers, occupe de une à deux heures du planning quotidien des personnes intervenant dans le processus de traitement et de mesure des échantillons. Par ailleurs, l’étape de graphitisation nécessaire avant la mesure des « gros » échantillons sur la source solide, nécessite de peser 3 ou 5mg de fer, le catalyseur, avec une précision de 5%, ce qui représente un poids supplémentaire dans le planning de la journée. Cet ensemble de pesée, EPATANT, permettra de normaliser les pesées, de les rendre indépendantes de l’opérateur et possiblement d’en augmenter le nombre et/ou la gamme. Par ailleurs le temps libéré par cette acquisition sera reporté sur d’autres étapes du traitement (examen visuel et traitement mécanique sous loupe binoculaire, davantage de présence en chimie, mise en place de nouveaux protocoles, augmentation du nombre de mesures, etc.). Tous ces éléments concourent à une assurance accrue de la qualité des mesures 14C, notamment pour celles réalisées sur de très petits échantillons. Cet ensemble de pesée composé d’une balance, d’une unité de pesage, de têtes de pesée spécifique à chaque matériau de référence, permet largement d’atteindre les précisions requises. Il sera localisé au LSCE et sera disponible pour les trois groupes de datation 14C. Cet équipement viendra compléter les deux autres instruments, ECHoMICADAS et AGE3, déjà acquis en commun par ce consortium et dédiés à la mesure 14C.

Le CO2, sous-produit de l’industrie, peut être valorisé comme solvant lorsqu’il est porté à température (> 31°C) et pression (> 74 bar) telles qu’il devient un fluide supercritique dont les propriétés physico-chimiques permettent de développer des méthodes de séparation chromatographique particulièrement efficace que ce soit pour la séparation d’isomères de position ou de stéréo-isomères (chiralité). Le CO2 étant totalement apolaire (équivalent à l’hexane), sa polarité est modulée par des solvants polaires agrosourcés et peu toxiques, comme l’éthanol. Les méthodes SFC peuvent s’adapter à des échantillons solubles dans tous les solvants (hexane, dichlorométhane, éthanol …) sauf l’eau et permet donc l’analyse de molécules dans une gamme de polarité large et une gamme de masse allant typiquement de 100 à 3000 Da. La technique SFC peut-être interfacée avec un spectromètre de masse tandem haute résolution (HRMS/MS) qui permet d’accéder aux mesures de masse exacte et donc de formule brute et à des méthodes de fragmentation permettant d’apporter des informations structurales pertinentes sur des centaines de molécules analysés pouvant être séparées et détectés en une analyse. De plus, l’ICSN a développé des outils « big data » pour traiter les données MS/MS avec classification en réseau moléculaire (https://metgem.github.io/) des données acquises et recherche automatisée dans des banques de données spectrales. Ce type d’approche est encore sous-utilisé dans le domaine des matériaux anciens et du patrimoine. Les domaines d’application potentielles sont larges allant de l’analyse de la matière peu soluble et non volatile (résines, polymères par exemple) en complément des approches GC-MS déjà accessibles au sein du DIM Matériaux anciens et patrimoniaux que de mélanges complexes apolaires (huiles et résidus alimentaires, par exemple) ou polaires (pigments par exemple). Ces domaines ne sont pas exclusifs.

L’acquisition d’un diffractomètre de rayons X équipé d’un module de micro_diffraction permettra de répondre de façon précise et adaptée aux exigences et attentes de plusieurs communautés scientifiques s’intéressant aux sciences de l’environnement, biologie, archéologie, géologie ou sciences humaines. Le diffractomètre de rayons X visé doit permettre de répondre à des problématiques fondamentales et appliquées telles que la compréhension des processus d’altérations et de préservation des matériaux patrimoniaux et au sein des différents compartiments de la zone critique (e.g., sols, sédiments), l’étude de bio_minéraux et leur croissance, la compréhension des processus diagénétiques, la reconstruction de paléoenvironnements (e.g., état d’aridité des sols), ou encore l’étude des liens entre matières premières et objets archéologiques (e.g., sources et voies de commerce). L’instrument permettra de réaliser des analyses optimisées et reproductibles sur de grandes séries d’échantillons (passeur automatique) et sur des quantités de matériels très limitées (quelques mg à quelques centaines de _g) ou des zones d’objets spatialement contraintes de quelques dizaines de _m grâce au module de micro_diffraction. L’acquisition de cet instrument s’inscrit en parfait complément des techniques de caractérisation minéralogique non_destructrices dont dispose la plateforme PANOPLY (microscopies électronique et de force atomique, microspectroscopie FTIR, etc.) et en amont de techniques géochimiques plus spécifiques (par ex LA_ICP_MS_HR).

La méthode de datation 40Ar/39Ar est une méthode de référence pour l’obtention de données chronologiques robustes et précises pour des enregistrements géologiques contenant des matériaux magmatiques primaires ou remaniés sur toute l’histoire de notre planète. Elle est devenue centrale pour préciser le contexte chronologique des schémas évolutifs de la lignée humaine en Afrique de l’Est depuis le Miocène et plus récemment sur le Pléistocène d’Europe occidentale. Utilisée conjointement avec des méthodes paléodosimétriques comme l’ESR ou l’ESR-U/Th, appliquées respectivement à la datation de niveaux fluviatiles et de dents de grands mammifères dans le cadre de nombreuses collaborations entre le Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE) et l’UMR 7194 HNHP (Histoire naturelle de l’Homme Préhistorique, MNHN), elle a permis l’établissement de modèles géochronologiques robustes pour les sites archéologiques étudiés. Ce savoir-faire mis au service des équipes travaillant sur ces thématiques, incluant notamment les principaux laboratoires d’île de France, nationaux et internationaux, (LGP, Arscan, CEPAM, École française de Rome…) doit être à la fois pérennisé et évoluer vers des âges plus précis. Cela passe par une remise à niveau complète de l’ensemble électronique de l’un de nos spectromètres de masse. Les progrès faits en électronique ces 20 dernières années (âge du spectromètre concerné par la jouvence) ont amélioré la stabilité des appareils et en conséquence la justesse et la précision des datations. Nous souhaitons acquérir une solution offrant une stabilité optimale des conditions de mesure car celle-ci a un fort impact sur les précisions des datations.

La spectroscopie Auger en sonde localisée (nano-Auger) est une méthode d’analyse chimique des matériaux permettant d’accéder à des zones d’analyses de taille deca-nanométrique. C’est l’une des seules techniques disposant d’une telle résolution spatiale. Cependant, elle reste encore très peu répandue sur le territoire national et européen. De récentes études en collaboration entre l’ILV et le NIMBE/LAPA (D. Neff) ont démontré la faisabilité de telles analyses sur des échantillons métalliques ou présentant une interface verre/métal issus d’objets patrimoniaux ou d’échantillons industriels. Elles ont également mis en avant l’apport considérable de cette technique pour la compréhension approfondie des mécanismes d’altération associés, qui s’avère nécessaire pour les différentes actions en lien avec la préservation de ces objets. Dans le contexte patrimonial, l’Auger se présente comme une méthode d’analyse très prometteuse pour l’analyse de systèmes hétérogènes complexes, le défi consiste à l’appliquer notamment aux pigments (A.-S. Le Hô, C2RMF) et aux verres (A. Verney-Carron, LISA), peu ou pas conducteurs. Le projet ANALOGY a donc pour objectif d’étendre les capacités de l’équipement existant en assurant la continuité d’un système d’émission aux performances (brillance, focalisation et stabilité du faisceau d’analyse) répondant aux exigences du nouveau logiciel donnant accès à une nouvelle fonctionnalité d’analyse consistant en l’acquisition de cartographies spectrales. Ces dernières permettront de s’abstraire des effets de topographie, d’étudier localement les environnements chimiques et les aspects quantitatifs, ce qui ne peut être réalisé à partir des cartographies d’intensité actuelles. Bien que très présent et performant dans les thématiques « classiques » de métallurgie/corrosion, l’analyse nano-Auger apportera un nouveau regard sur les problématiques issues du contexte patrimonial. C’est un outil puissant pour répondre aux importants besoins de caractérisation chimique localisée de la communauté. Cette amélioration des capacités de l‘équipement représente une réelle avancée métrologique, rendue possible par des évolutions technologiques récentes, bien adaptées aux contraintes de manipulation des objets patrimoniaux.

La compréhension de la circulation des matériaux et objets aux périodes anciennes reposent essentiellement sur les études de provenance, et plus indirectement, en archéométrie, sur la comparaison des empreintes chimiques entre sources potentielles et objets. Pour le cas des métaux ferreux, des travaux approfondis ont montré que les approches méthodologiques incluant l’application d’outils statistiques courants étaient insuffisantes pour une interprétation fine des données de provenance. De plus, les connaissances disponibles qui interviennent dans la description des réseaux d’échange des matériaux anciens sont multiples et de natures très variées, mais leur mise en cohérence est difficile car les méthodes statistiques classiques ne permettent pas de les interroger de façon intégrée. La mise en place de nouveaux modèles capables d’intégrer la complexité des jeux de données utilisés est alors d’un intérêt crucial. Le projet ModFer vise à développer un formalisme statistique inédit reposant sur des simulations de processus physiques et des tirages Monte-Carlo capables de déterminer de manière fiable les probabilités d’appariements d’origine des objets et des sites anciens. Plus globalement ModFer posera les bases d’un modèle de restitution des voies de circulation pour les matériaux ferreux dans un cadre systémique. Le projet repose sur des référentiels de données interdisciplinaires actuellement les plus importants dans le domaine de la métallurgie du fer. D’un point de vue historique, il s’appuie sur l’application bien documentée des échanges économiques et technologiques du fer au sein de l’empire khmer (Cambodge) entre le IXe et le XVe siècles.

Le projet Tianjin Time Machine est un projet interdisciplinaire en anthropologie sociale, histoire contemporaine, géomatique et sciences de l’information et de la communication. Il se donne pour but de créer une plateforme permettant de réaliser une visite virtuelle sonore immersive de l’ancienne concession française de la municipalité de Tianjin, à partir des édifices bâtis par le Crédit Foncier d’Extrême-Orient dans cette concession. La municipalité de Tianjin, aujourd’hui riche de plus de 15 millions d’habitants entend devenir la troisième métropole du pays et incarner la modernité chinoise. Véritable lieu stratégique international dès la fin la seconde guerre de l’opium (1856-1860), la ville devint « port de traité » et ouvrit progressivement son territoire à neuf concessions étrangères : anglaise, française, américaine, allemande, japonaise, russe, italienne, autrichienne et belge. L’histoire de ces concessions ainsi que leur héritage architectural participent actuellement pleinement de la (re)construction de l’identité de Tianjin. Les processus de modernisation de la ville s’accélérant à partir des années 2000 ont mis en tension les logiques de rénovations urbaines avec celles de la préservation d’un riche patrimoine architectural et de sa mise en tourisme. Le projet vise à faire revivre des lieux de l’ancienne concession française (certains patrimonialisés, d’autres disparus) afin de creuser les questions soulevées par l’articulation de ces tensions. À partir des archives méconnues du Crédit Foncier d’Extrême-Orient, il s’agira de regrouper des sources diverses (iconographiques, textuelles, sonores), pour offrir une visite virtuelle immersive sur une plateforme en ligne mettant à disposition des collections de médias, en intégrant les dimensions spatio-temporelles et la numérisation 3D d’un bâtiment prestigieux.

Le site paléontologique d’Angeac-Charente a livré de nombreux restes fossiles témoins d’une flore et d’une faune très diversifiées du Crétacé inférieur (140 Millions d’années). Les premières études concernant la mise en place du gisement suggèrent que les argiles fossilifères se sont déposées rapidement, lors d’un évènement catastrophique de crue, préservant un instantané de cet écosystème ancien. Cette taphonomie particulière, associée à une préservation exceptionnelle, offre l’opportunité d’étudier comment s’intégraient cette flore et cette faune au sein de l’environnement de la région d’Angeac-Charente, il y a 140 millions d’années. En effet, la présence de plusieurs espèces de dinosaures herbivores, parmi lesquelles un sauropode gigantesque, mais également de dinosaures carnivores, d’un troupeau d’ornithomimosaures, et de manière générale la grande diversité de vertébrés (dinosaures non-aviens, crocodiles, tortues, mammifères, oiseaux, amphibiens, lépidosauriens, ptérosaures, poissons osseux, requins) et leur abondance, interrogent sur le fonctionnement et la dynamique trophique d’un tel écosystème. Le projet PACé tentera de répondre à cette question en caractérisant, d’une part, le paléoclimat et le paléoenvironnement, et d’autre part, le réseau trophique afin de comprendre comment interagissaient les organismes de cette faune et de cette flore au sein d’un écosystème cohérent. Pour ce faire, le projet s’appuiera principalement sur les analyses de compositions isotopiques stables du carbone (13C/12C), de l’oxygène (18O/16O), du soufre (34S/32S), du calcium (44Ca/42Ca) et du strontium radiogénique (87Sr/86Sr) enregistrées dans les tissus osseux des vertébrés ainsi que dans les végétaux fossilisés du gisement d’Angeac-Charente.

La spectrométrie de masse par accélérateur de particules (SMA) est une technique d’analyse permettant la datation par le carbone 14 de matériaux contenant du carbone sous forme organique. L’avènement des spectromètres de masse par accélérateur dans les années 90 a permis une avancée très importante par rapport à la datation conventionnelle en réduisant la quantité de carbone nécessaire d’un facteur 100. En rendant possible la datation d’échantillons de 1 mg de carbone, la SMA a permis, par exemple, de reconsidérer l’ancienneté de l’art pariétal en datant les dessins et peintures de la grotte Chauvet. Néanmoins, pour d’autres objets archéologiques ou oeuvres d’art, la datation par SMA reste inenvisageable en raison de la faible teneur en carbone des matériaux qui les constituent. Pouvoir dater de tels matériaux ouvrirait de nouvelles possibilités de détermination de chronologie ou de détection de faux, qui jusqu’à présent auraient nécessité une prise échantillon trop importante mettant en danger l’intégrité des oeuvres. En 2017, le DIM MAP a soutenu le projet PatriC14 proposant d’apporter une solution innovante pour réduire encore la taille des échantillons. Ce dispositif est maintenant installé sur le SMA ARTEMIS du Laboratoire de Mesure du Carbone 14 (LMC14/LSCE) et sera opérationnel en fin d’année. Le(la) post-doctorat(e) cofinancé(e) aura la charge de développer les protocoles expérimentaux pour dater des matériaux encore peu ou pas datés par la méthode du carbone 14. Trois problématiques qui s’inscrivent dans des projets de recherche sur la provenance des matériaux, la diffusion des techniques et les matériaux utilisés par les artistes ont été retenues : - La datation d’objets ferreux pour lesquels le LMC14 et le LAPA possèdent une compétence quasi unique en Europe voire dans le monde - La datation de pigments carbonatés, nouvelle application récemment développée au LMC14 qui a constitué une première mondiale en 2018 - La datation des stucs qui a notre connaissance n’ont jamais été encore datés de façon directe absolue et fait l’objet d’une collaboration entre le LMC14, le C2RMF et le musée du Louvre.

Le projet PRESERV (axe principal DIM : Fossiles et témoins de vie ancienne) s’intègre dans une thématique émergente visant à comprendre l’évolution des relations biochrome/couleur/vision dans le monde vivant. Il se concentre sur le clade Gastropoda qui, en associant une extraordinaire diversité de couleur chez les coquilles actuelles et une abondance de biochromes résiduels chez les coquilles fossiles, offre une opportunité tout à fait unique d’étudier l‘évolution de leurs biochromes au cours du temps. Des travaux initiés par notre équipe permettent de montrer une préservation inattendue des biochromes à l’échelle moléculaire. Partant de ces premiers résultats en cours de publication, le projet PRESERV a pour but de caractériser la trajectoire évolutive des colorants porphyriniques chez les Vetigastropoda post-Paléozoïques à travers deux axes principaux : caractériser l’interaction entre biochromes porphyriniques et la matrice coquillère, qui a permis leur conservation exceptionnelle sur plus de 150 millions d’années, en développant un couplage original d’approches d’analyse chimique séparatives avec de l’imagerie spectrale UV visible. Le second axe vise à définir la variabilité intra et interspécifique des structures moléculaires des biochromes à partir d’un large corpus de spécimens actuels et fossiles du clade Vetigastropoda, afin d’en évaluer leur potentiel comme marqueur phylogénétique (facteurs intrinsèques). Les avancées majeures attendues seront la constitution d’une première cartographie des trajectoires actuels/fossiles des composés porphyriniques et l’établissement d’une première chronologie d’apparition des différentes porphyrines identifiées chez les Vetigastropoda.

Le développement de la thématique matériaux anciens à l’ENS Paris-Saclay entraîne une importance accrue portée à l’étude de larges jeux de données d’imagerie spectrale (laboratoire PPSM) et d’imagerie 3D (PPSM, LMT) pour cette thématique. Il s’agira de prendre en compte les nouvelles capacités d’étude des données à partir de leur segmentation mais également par l’analyse statistique des images et la modélisation en éléments finis qui sont des spécificités de l’activité de l’ENS et de ses interactions avec d’autres équipes franciliennes sur la thématique matériaux anciens, notamment concernant des matériaux d’artiste, des artefacts métalliques, des matériaux de la construction, ou des biomatériaux archéologiques ou paléontologiques (fibres, os, cuticules).

Ce projet vise à doter IPANEMA d’une infrastructure réseau active assurant des débits de 10 Gb/s en mettant en oeuvre des commutateurs réseau (switch) 10GbE. Cet équipement facilitera la distribution de données entre les postes de production (liés aux équipements de mesure), de stockage (stockage centralisé au niveau de la salle serveur du laboratoire) ainsi qu’aux postes de traitement des données (qu’il s’agisse de serveurs de calculs centralisés ou des stations de travail disponibles au laboratoire). Ce projet vise également à consolider les capacités de traitement du laboratoire pour les données 3D, en particulier concernant la reconstruction tomographique et l’exploitation des données en volume (issues des reconstructions). Pour cela, ce projet soutient l’acquisition de deux stations de travail optimisées pour l’exploitation de données 3D, stations qui seront mises à la disposition des agents et utilisateurs du laboratoire.

L’expansion et l’intensification de l’agriculture durant le XXe siècle sont à l’origine d’une accélération des transferts de sédiments et de nutriments vers les hydrosystèmes, pouvant conduire à la dégradation physico-chimique des plans d’eau, comme dans le bassin de la Loire. L’absence d’analyses physico-chimiques et de mesures hydrosédimentaires sur de longues périodes constitue un verrou majeur pour estimer les tendances d’érosion des sols et de production phytoplanctonique. L’étude des sédiments accumulés en milieu aquatique constitue l’un des outils permettant de lever ce verrou. Ce stage combinera les outils isotopiques et moléculaires afin d’identifier et quantifier les sources de matière organique (MO) dans des sédiments déposés au cours des 100 dernières années en contexte d’agriculture intensive dans le bassin versant de l’étang de Brosse (Indre-et-Loire). Des carottes sédimentaires y ont été collectées et datées. Les analyses globales déjà effectuées seront utilisées en complément des marqueurs moléculaires, permettant d’affiner l’étude des sources de la MO. Afin d’optimiser l’identification des sources, des échantillons seront prélevés sur les versants (différents usages des sols) et sur l’étang (plancton) et analysés à l’échelle globale et moléculaire. Un modèle de mélange basé sur ces données sera développé pour quantifier et reconstruire l’évolution temporelle des sources de MO. La synthèse des analyses effectuées sur les carottes sera comparée à des données historiques (ex. recensements agricoles).

Une fonderie royale a été récemment découverte à Angkor, capitale du royaume khmer entre le IXe et le XVe. Depuis 2016, dans le cadre du projet LANGAU, elle fait l’objet d’une étude pluridisciplinaire visant à restituer les processus techniques du travail du cuivre et de ses alliages. Plusieurs campagnes de fouilles ont mis au jour un riche mobilier métallurgique, dont notamment une série de barres enfer qui avaient un rôle de support pour des fours de fonderie. Cet assemblage mobilier inédit offre une opportunité unique pour reconstituer le fonctionnement de ces structures, mais aussi pour caractériser le fer consommé par le souverain et sa cour. Le stage appliquera à ce corpus de barres en fer une approche intégrée combinant étude de technologie et de provenance. L’étudiant devra d’abord compléter leur caractérisation typo-morphologique. Il fera ensuite l’étude métallographique de 15 prélèvements afin de proposer une classification des différentes qualités de métal. Il mènera en outre l’étude de la composition chimique et statistique des inclusions de scories afin d’identifier leurs signatures chimiques. Cette approche aidera à caractériser les techniques de mise en forme et à remonter à des informations de provenance et d’approvisionnement du métal. Les résultats, restitués dans la diachronie, seront finalement enrichis par croisement avec les données structurées du projet IRANGKOR, traitant de l’organisation de la fabrication et de la circulation des objets ferreux consommés au sein du royaume khmer.

Ce projet de master porte sur l’étude de textiles minéralisés à l’aide de la tomographie à rayons X aux échelles micro et nanométriques. Partant de données déjà collectées sur source synchrotron sur des corpus de textiles de laine exceptionnellement préservés datant de l’âge de fer, minéralisés au contact d’objets à base de cuivre et retrouvés en France et aux Pays-Bas dans des contextes funéraires, le.la stagiaire acquerra les connaissances nécessaires à la segmentation de ces jeux de données pour mieux en comprendre les mécanismes de formation. Il.Elle intégrera dans ses travaux de nouvelles approches de mathématiques appliquées pour la décomposition des images spectrales, systématisant des méthodes développées précédemment par l’équipe sur des corpus cellulosique (Li et al., Anal. Chem., 2018 ; Reynaud et al., PNAS, 2020 ; laconni et al.). L’objectif est de mieux comprendre les processus physico-chimique de formation de ces vestiges matériels et de compléter l’information archéologique sur les modes de production et les traitements de ces textiles. L’expertise du Centre de recherches historiques de l’EHESS (Etienne Anheim) permettra d’intégrer directement au projet une composante de contextualisation historique de ces travaux à partir d’une première fouille d’archives scientifiques anciennes sur les textiles minéralisés au sein des Fonds de l’Institut de France.

Le projet Matériaux anciens aux mésocentres (MA_MESON) cherche à mettre en place une plateforme collaborative et éducative mettant à disposition des utilisateurs, travaillant sur des projets interdisciplinaires en sciences du patrimoine, des outils et logiciels simples d’utilisation pour l’analyse, le traitement, la visualisation et l’annotation de données, ainsi que des solutions de stockage et d’archivage des données. Lors de la phase de développement de la plateforme, des projets pilotes seront mis en place pour permettre son implémentation.

Le DIM « Matériaux anciens et patrimoniaux » de la Région Île-de-France et le réseau CAI-RN de la MITI du CNRS vous invitent à venir échanger sur les référentiels que l’on utilise dans l’étude des matériaux anciens. Ces journées, intitulées « Référentiels : nature et pratiques en archéométrie et dans l’étude des matériaux anciens », auront lieu le jeudi 20 et le vendredi 21 mai 2021. Ces journées proposeront une réflexion et des échanges multithématiques et interdisciplinaires, autour de leur statut, de leur constitution, de leur conservation et de leurs usages.

IMESCIA est une société biotech qui développe une technologie de prodrogue polymère permettant d’injecter par voie sous-cutanée des médicaments anticancéreux à haute activité (ou highly potent active pharmaceutical ingredients dits HPAPI). Cette technologie, issue d’un programme de recherche financé par l’European Research Council, est unique car elle est la seule permettant d’injecter des anticancéreux habituellement toxiques pour le tissu sous-cutané par cette voie. La technologie est une plateforme qui peut s’adapter à un grand nombre de HPAPI. Elle a été validée in vivo dans des études pré-cliniques avec un anticancéreux modèle le Taxol®. L’ambition d’IMESCIA est de développer des anticancéreux plus efficaces et plus simples à mettre en oeuvre dans des cancers résistants à tous les traitements actuellement disponibles.

L’ordinateur quantique, par sa puissance unique, va révolutionner le domaine du calcul intensif. Les démonstrateurs construits jusqu’à présent restent toutefois limités dans leurs possibilités car ils n’arrivent pas à passer à l’échelle. C’est le verrou technologique sur lequel butent aujourd’hui tous les acteurs du domaine. Augmenter le nombre de particules quantiques contrôlées est primordial pour dépasser le stade de la preuve de concept, mais s’avère en pratique extrêmement difficile. Cette dimension est justement l’atout majeur de la technologie exploitée par la startup Pasqal. Validée en laboratoire, elle a déjà prouvé son potentiel en contrôlant les interactions de 49 particules quantiques individuelles, à savoir des atomes neutres manipulés par laser et piégés dans un réseau de pinces optiques. Le projet PROQURE vise à pousser cet avantage encore plus loin en atteignant 1 000 qubits. C’est une avancée inédite dans le domaine qui permettra de résoudre, à court terme, les premiers problèmes industriels et positionnera Pasqal comme un leader mondial de ce secteur.

The arrival of ALMA and JWST could revolutionize our understanding of planet formation from the observations of protoplanetary disks. But in order to interpret such observations, better models fed by robust laboratory data are urgently needed. However, laboratory experiments designed to study cosmic matter have mostly focused on the first stages of stellar evolution, where molecular clouds are irradiated by ultraviolet (UV) photons from OB stars. The subsequent protoplanetary stage, where young stars vigorously emit X-rays, has been rarely addressed by experiments. Yet X-rays have a larger penetration depth in solids than UV photons, and could enable important photochemical pathways in the evolution of protoplanetary matter. In this project, we aim to quantify the impact of X-rays on protoplanetary dust via laboratory astrophysics. Our goal is to give closure to the question: how do X-rays impact disk evolution and early planet formation? This project will go beyond the state-of-the-art in two directions: via the laboratory simulation of the X-ray spectrum of T Tauri stars, and by pioneering the use of heterogeneous analogs to protoplanetary dust. We will perform a coupled study of both the dust and gas phases following irradiation to quantify the full impact of X-rays. Complex organic molecules resulting from X-ray irradiation and desorption will be compared to cometary and ALMA detections to clarify the disk-comet connection. Analysis of the X-irradiated solids will elucidate the physico-chemical mechanisms of dust growth, key to the evolution of primordial seeds to planetesimals. X-ray photochemical rates on both the dust and gas phases will be consolidated in a new X-ray Astrochemical Database (XRAD). Our laboratory data will shed light on the photochemical evolution of protoplanetary disks and more generally, on other X-ray Dominated Regions in the universe.

The space around us is curved. Ever since Einstein’s discovery that gravity bends space and time, mathematicians and physicists have been intrigued by the geometry of curvature. Among all geometries, the hyperkähler world exhibits some of the most fascinating phenomena. The special form of their curvature makes these spaces beautifully (super-)symmetric and the interplay of algebraic and transcendental aspects secures them a special place in modern mathematics. Algebraic geometry, the study of solutions of algebraic equations, is the area of mathematics that can unlock the secrets in this realm of geometry and that can describe its central features with great precision. HyperK combines background and expertise in different branches of mathematics to gain a deep understanding of hyperkähler geometry. A number of central conjectures that have shaped algebraic geometry as a branch of modern mathematics since Grothendieck’s fundamental work shall be tested for this particularly rich geometry. The expertise covered by the four PIs ranges from category theory over the theory of algebraic cycles to cohomology of varieties. Any profound advance in hyperkähler geometry requires a combination of all three approaches. The concerted effort of the PIs, their collaborators, and their students will lead to major progress in this area. The goal of HyperK is to advance hyperkähler geometry to a level that matches the well established theory of K3 surfaces, the two-dimensional case of hyperkähler geometry. We aim at proving fundamental results concerning cycles, at classifying Hodge structures and cohomological invariants, and at unifying geometry and derived categories. Specific topics in- clude the splitting conjecture, the Hodge conjecture in small degrees, moduli spaces in derived categories, geometric K3 categories, and special subvarieties. The ultimate goal of HyperK is to draw a clear and distinctive picture of the hyperkähler landscape as a central part of mathematic

Ce projet vise à développer un nouveau type de magnétomètre MEMS fondé sur la mesure de la variation de fréquence d’un micro résonateur sur lequel est déposé une couche mince de matériau ferromagnétique aimanté. Ce micro-magnétomètre vibrant, en rupture avec les technologies actuelles, permet un compromis favorable entre performances et miniaturisation/consommation. Il permettra de répondre aux nouvelles applications duales et exigeantes de magnétométrie, comme l’amélioration des centrales inertielles bas coût pour la navigation indoor et la navigation de drones ou missiles, ou la surveillance de zones par réseaux de capteurs. Un projet ASTRID mené entre l’ONERA, SYSNAV et l’IEF entre 2015 et 2018 a permis de développer les différentes briques technologiques constituant le magnétomètre, ainsi que le banc de calibration associé : - une configuration originale d’empilements de couches minces ferro/anti ferro magnétiques a été conçue, réalisée et validée expérimentalement, - un modèle complet du résonateur incluant l’effet des couches minces magnétiques a été développé (modèle analytique et simulations éléments finis) et exploité pour concevoir une configuration originale de résonateur vibrant en torsion. Plusieurs résonateurs ont été réalisés et testés dans la salle blanche de l’ONERA. - un banc de mesure automatisé de calibraiton du magnétomètre a été concu et en partie réalisé chez SYSNAV. A l’issue du projet, des premiers prototypes complets de magnétomètres ont été réalisés et les premières caractérisations effectuées. Ils sont constitués de deux résonateurs miniatures sur lesquels ont été déposés un empilement de couches minces magnétiques, ces deux résonateurs sont intégrés dans un boitier sous vide et connectés à un circuit électronique de mise en oscillation. Les mesures effectuées ont validé la faisabilité du capteur ainsi que la possibilité d’atteindre les performances spécifiées. L’objet du projet ASTRID Maturation est d’une part d’optimiser les différentes briques technologiques existantes : - optimisation de la géométrie des bandes magnétiques déposées sur le résonateur (sans changer le procédé de dépôt déjà optimal), - optimiser la configuration du résonateur, à partir des résultats de caractérisation du premier résonateur, et des outils de modélisation développés, - optimiser le packaging et la disposition des circuits électroniques afin d’aboutir à un prototype plus proche du capteur final, - finaliser la conception du banc de mesure automatisé, le réaliser et l’utiliser pour calibrer et caractériser les prototypes finaux. Ces travaux d’optimisation précéderont une phase de réalisation et caractérisation de prototypes complets de capteurs en environnement représentatif. Ce qui permettra ainsi de monter en maturité du TRL 4 obtenu à l’issue du projet ASTRID, jusqu’au TRL 6.

Les avantages en termes de large bande passante, faibles pertes de propagation et immunité aux interférences électromagnétiques ont largement contribué à l'essor de la photonique hyperfréquence, où les technologies de communication optiques sont utilisées pour le traitement du signal hyperfréquence analogique. Un élément central de ces architectures est l'oscillateur local; dans ce contexte il s'agit d'une porteuse optique dont la modulation est très pure. L'avantage principal est la simplicité de sa distribution au sein d'un système opto-hyperfréquence. Une telle "horloge" peut être obtenue à partir d'une boucle opto-électronique réalisée à partir d'une porteuse optique modulée par une rétroaction électronique positive. La pureté de ces oscillateurs rivalise avec celle des meilleurs oscillateurs à quartz lorsqu'on les compare dans le domaine hyperfréquence. Ceci est dû au long retard (µs) de la rétroaction, obtenu à partir d'une fibre optique. Le projet CRONOS introduit une approche technologique radicalement nouvelle permettant la miniaturisation de la ligne à retard. En fait, dans l'approche opto-electronique une fibre optique longue d’environ 1 km est nécessaire pour atteindre un retard suffisant, ce qui rend l'intégration impossible. Ici nous réaliserons une boucle opto-électro-mécanique contenant une ligne à retard acoustique millimétrique, assurant un délai suffisant du fait de la très grande différence entre la vitesse du son et celle de la lumière. Cette approche requiert l'adoption d'une technologie nouvelle où l'interaction entre la lumière et les ondes acoustiques produit une transduction efficace. Au cœur de ce système se trouve un cristal opto-mécanique, un résonateur à la fois optique et acoustique tel que leurs modes sont spatialement superposés. Un élément clé est la structuration sub-micrométrique, assurant la co-localisation sur une longueur de l'ordre de quelques micromètres. Ainsi, la forte interaction entre lumière et vibration se traduit par une très grande sensibilité (la limite quantique de vibration correspond à un déplacement spectral de la résonance optique de qq centaines de kHz). Le signal correspondant au mouvement du résonateur mécanique, ainsi transposé dans le domaine optique, est détecté, amplifié et ensuite re-injecté sous forme d'onde acoustique se propageant avec le retard souhaité dans un véritable circuit acoustique avant d'atteindre le résonateur. Pour ce faire, CRONOS utilisera une technologie photonique et acoustique où un circuit photonique silicium sera hybridé avec un semiconducteur de la famille III-V, assurant les meilleurs performances opto-mécaniques et permettant l'excitation des ondes acoustiques par effet piézo-électrique. La propagation de l'onde acoustique est maîtrisée par les techniques d'ingénierie de bandes phononiques grâce à la structuration périodique de la matière. Des premières réalisations montrent que le cristal opto-mécanique seul (sans boucle électromécanique) atteint déjà un bruit de phase relativement faible (correspondant à environ 100 Hz). CRONOS vise une amélioration radicale de cette figure de mérite en s'appuyant principalement sur les performances de la boucle électro-opto-mécanique afin de réduire le bruit intrinsèque d'une part, et sur un système d'asservissement électronique assurant la stabilisation vis à vis des perturbations et du bruit technique. Ces objectifs ambitieux seront atteints grâce au partenariat entre une institution académique, le C2N (Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies -UMR 9001, Palaiseau) et un laboratoire industriel, TRT (Thales Research & Technology, Palaiseau) ayant un long historique collaboratif. Les partenaires disposent d’installations de nanofabrication à la pointe de la technologie et d'une longue expertise dans la nanofabrication de semi-conducteurs, la nanophotonique, la nanophononique et la photonique hyperfréquence ainsi qu’une expertise reconnue sur les oscillateurs opto-électroniques.

La capacité à générer des ondes acoustiques par un champ électrique permet la conception d"applications électromécaniques telles que des sonars, hydrophones, sondes échographiques, filtres fréquentiels, ainsi que des systèmes électro-mécaniques miniatures (MEMS). Ces applications électromécaniques sont très majoritairement basées sur l'effet piézoélectrique, dans lequel la déformation est proportionnelle au champ électrique appliqué. Le matériau composant plus de 99% de ces applications est le PZT, solution solide entre le titanate et le zirconate de plomb, qui domine très largement le marché depuis plusieurs décennies. La présence de plomb bénéficie actuellement d'une exemption d'application des régulations environnementales européennes mais pose néanmoins problème. Les alternatives piézoélectriques sans plomb, malgré un effort de recherche important de la communauté, n'ont au mieux qu'égalé les performances du PZT. Elles ne présentent donc pas un rapport gain/coût assez important pour causer un changement de technologie industrielle. L'électrostriction est également une propriété électromécanique mais la déformation induite est cette fois proportionnelle au carré du déplacement diélectrique induit par l'application d'un champ électrique. Pour les diélectriques linéaires, cette déformation est donc proportionnelle au carré du champ. Jusqu'à récemment, les propriétés des électrostrictifs ne permettaient pas de concurrencer les piézoélectriques et les meilleurs électrostrictifs contenaient également du plomb. En 2012, la découverte d'un effet électrostrictif "géant", un million de fois plus important qu'attendu, permet d'envisager des applications électromécaniques aux performances supérieures à celles des piézoélectriques, avec l'avantage que ce matériau (la cérine dopée gadolinium) ne contient pas de plomb. En 2016 et 2018 deux autres matériaux, l'oxyde de bismuth (Bi2O3 en phase delta) et le LAMOX (La2Mo2O9), ont été découverts, avec des performances similaires. Ces découvertes sont d'autant plus surprenantes que ces matériaux étaient jusque-là étudiés pour leurs propriétés de conduction ionique pour des applications dans les piles à combustible. Ce champ de recherche n'est pour le moment pas très actif (une vingtaine de publications depuis 7 ans), sans doute parce que la communauté des piézoélectriques ne s'intéresse que peu à ces matériaux à lacunes d'oxygène et que la recherche sur les piles à combustible ne s'intéresse pas pratiquement pas aux propriétés électromécaniques. Ceci implique qu'un consortium "mixte" de spécialistes de ces matériaux et des mesures électrostricitves peut faire progresser rapidement cette thématique. Nous proposons donc ce projet avec un tel consortium. En plus de ces expertises expérimentales, le consortium comporte un spécialiste des modélisations ab initio afin de déterminer, en synergie avec les expériences, le mécanisme à la base de cet effet. Ceci permettra d'identifier les paramètres structuraux à optimiser afin d'exacerber encore cette réponse. Ceci se fera en s'assurant de l'industriabilité des résultats obtenus par la participation d'un partenaire industriel. Notre projet vise donc à valider le potentiel de l'électrostriction "géante" des matériaux déjà découverts pour des applications à base d'électrostrictifs massifs, notamment les sonars. Pour cela, nous déterminerons les compositions optimales et les caractériserons en fonction de la température et de la fréquence. En combinant des caractérisations structurales sous champ électrique et les simulations, nous chercherons à déterminer les stratégies permettant d'optimiser encore ces performances pour les applications. Il en effet peu probable que les premiers matériaux découverts se révèlent être les meilleurs. Nous espérons ainsi contribuer à impulser un effort plus large de recherche sur cette thématique permettant des applications électromécaniques plus performantes et plus respectueuses de l'environnement.

L’industrialisation et l’urbanisation de la société ont conduit à la dégradation de la qualité de l’air (QA) entrainant plus de 7 millions de morts prématurées annuellement et à l’avènement du Changement Climatique (CC) avec les cinq années les plus chaudes mesurées depuis 2010. La société est confrontée à des défis environnementaux majeurs avec le besoin de développer des politiques environnementales coordonnées au niveau des territoires aussi bien que des nations pour limiter l’impact des émissions de polluants et Gaz à Effet de Serre sur la QA et le CC. L’objectif principal d’ARGONAUT est de fournir des estimations des émissions anthropiques françaises à haute résolution pour les principaux polluants (oxydes d’azote - NOx, monoxyde de carbone - CO et composés organiques volatils non méthaniques - NMVOCs) et le dioxide de carbone (CO2) en s’appuyant sur l’inversion atmosphérique et la nouvelle génération de satellites d'observation de la composition atmosphérique (Sentinel-5P/TROPOMI, CO2M). Nous exploiterons l’imagerie haute résolution multi-espèces et la co-assimilation d’espèces pour mieux estimer les émissions de ces espèces. L’observation simultanée des polluants comme le dioxyde d’azote (NO2) et le CO, mesurés depuis longtemps depuis l’espace avec une bonne précision, va apporter une contrainte supplémentaire pour l’inversion des émissions de certaines espèces co-émises comme le CO2 ou les NMVOCs, plus difficiles à mesurer à une précision utile. Pour réaliser des inversions atmosphériques performantes, l’imagerie à haute résolution est essentielle, notamment pour exploiter les corrélations locales entre les sources, séparer celles-ci, et quantifier la contribution anthropique et l’évolution de leurs émissions. Progresser sur la question de la co-assimilation des polluants et du CO2 devrait aider à améliorer les inventaires d’émissions aussi bien pour les polluants que pour le CO2 et accroitre la cohérence des réponses QA/CC aux échelles nationales et sous-nationales. Avec la disponibilité récente d'images de TROPOMI co-localisées de NO2, de CO et de formaldéhyde (HCHO), et à l'avenir de CO2 et de NO2 provenant de CO2M, l’implémentation de telles approches inverses devient possible. ARGONAUT développera un système d’inversion atmosphérique adapté à l'exploitation de cette imagerie à haute résolution. Un objectif parallèle du projet est de démontrer le potentiel des approches inverses à l’échelle locale des villes ou de grands sites industriels. Cela pose des défis supplémentaires, car les systèmes de modélisation et d’inversion doivent être capables de résoudre les panaches atmosphériques associés malgré une incertitude importante des produits d'analyse météorologique à cette échelle locale. Les techniques traditionnelles d'inversion atmosphérique, qui supposent que les erreurs de modélisation du transport peuvent être caractérisées par un bruit statistique sans corrélation temporelle ou spatiale, ne sont pas adaptées. Pour résoudre ce problème et aller vers des inversions d’émissions plus réalistes, le projet ARGONAUT propose de développer de nouveaux indicateurs statistiques basés sur des métriques non-localisées. Enfin, le projet vise à identifier la valeur ajoutée des approches d'inversion atmosphérique basée sur l'assimilation d'images satellites et des inventaires d’émissions résultants pour les services opérationnels tels que la prévision et l’évaluation de l’exposition aux polluants ou la surveillance des émissions locales de CO2. Le projet ARGONAUT contribuera à (i) définir les briques élémentaires d'un futur système opérationnel national et des services associés, et (ii) à renforcer la visibilité et la position de la communauté scientifique française de modélisation inverse en tant qu'acteurs clés des services opérationnels européens utilisant l’imagerie satellitaire.

Comme le souligne le dernier rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), les aérosols constituent la plus grande incertitude dans l’évaluation du forçage radiatif global. L’incertitude provient en grande partie du manque d’informations sur la répartition, la composition et les effets des aérosols en atmosphère, qui ont tous une incidence sur les propriétés radiatives des aérosols. Parmi les deux principales catégories d’aérosols, naturel et anthropique, les aérosols naturels demeurent la principale source d’incertitude. Cela limite notre capacité à mesurer et à attribuer les forçages climatiques totaux. Sans une compréhension ferme du forçage climatique total, notre capacité à prévoir son évolution dans le temps diminue et limite l'élaboration de stratégies d'adaptation au changement climatique futur. Les poussières minérales dans la phase aérosol constituent la plus grande composante du budget de masse global des aérosols, représentant près de la moitié des émissions annuelles de particules dans l'atmosphère. Les aérosols de poussières minérales influencent le climat mondial à la fois par leurs interactions directes avec les rayonnements (diffusion et absorption dans les régions visible et infrarouge) et indirectes (en servant de noyaux de condensation de nuages ??(CCN) ou de noyaux de glace (IN)). Un aspect potentiellement important des aérosols de poussière est qu'ils sont capables d'absorber et de réagir de manière hétérogène avec les gaz. Ainsi, les poussières minérales peuvent également jouer un rôle important, mais en grande partie inconnu, dans la formation d’aérosols organiques secondaires (SOA) dans l’atmosphère. En conclusion, la combinaison des voies de réaction complexes et des mécanismes de traitement inhérents au système poussière / organique empêche notre compréhension de la poussière et des aérosols organiques sur le climat mondial. Malgré un grand nombre de progrès sur les propriétés des poussières minérales et de la SOA et leurs effets sur le climat au cours des dix dernières années, y compris les travaux des membres de ce consortium, les études sur la chimie hétérogène existant entre les poussières et les espèces organiques sont rares. Il existe un besoin urgent clair de nouvelles sciences fondées sur des approches originales. Le projet Alteration des poussières minerales par les composés organiques volatiles d'interet climatique (CLIMDO) s'attaque à cette question scientifique sous-explorée en proposant le premier projet complet axé sur le processus, qui traite de la réactivité des systèmes complexes et réalistes de poussières minérales / organiques afin de mieux comprendre comment la poussière et les composés organiques volatils influencent le système climatique mondial. CLIMDO étudiera l’interaction hétérogène de poussières minérales avec deux des précurseurs organiques les plus répandus de la SOA: le glyoxal et le méthylglyoxal provenant de sources anthropiques et biogéniques omniprésentes. Le projet combine des expérimentations innovantes en laboratoire dans un environnement bien contrôlé et caractérisé (la chambre de simulation CESAM du LISA (coordinateur de projet) et réacteurs à flux avancés et cellules optiques), la mise au point de nouveaux schémas de modélisation des mécanismes de réaction et des propriétés optiques résultantes des poussières minérales, ainsi que de nouvelles simulations de l'effet de rayonnement direct global et de la distribution des SOA. Les résultats et les données de CLIMDO seront diffusés par l'intermédiaire du centre de données européen EUROCHAMP-2020 en libre accès hébergé en France par le centre de données national français AERIS, un pilier de l'ERIC ACTRIS au niveau européen.

Des pentes gelées de manière pérenne sont présentes sur de nombreuses chaines de montagnes à travers le monde. Les changements de température dans ces environnements ont donc un impact considérable sur l’état du pergélisol, provoquant une augmentation des instabilités de pente et des risques occasionnés par les mouvements de masse. De ce fait, il est primordial d’identifier les zones de pergélisol discontinu susceptibles d’être affectées par les phénomènes liés à la dégradation du pergélisol. Ce projet a pour but d’étudier les morphologies appelées « molards », qui sont des formes de paysages peu étudiées, sont des cônes de débris meubles résultant de la fonte de blocs riches en glace et en sédiment et mobilisés par des glissements de terrain sur un pergélisol. Les molards constituent un très bon indicateur d’une dégradation du pergélisol récente ou actuelle. Leurs caractéristiques spatiales et géomorphologiques révèlent la dynamique des grands mouvements de masse. Le projet PERMOLARDS vise à utiliser les molards comme outil géomorphologique pour comprendre le changement climatique et les risques naturels. Afin de comprendre la formation, l'évolution, la morphologie, la longévité et le contexte environnemental des molards, ce projet utilisera une approche multidisciplinaire comportant : des études de terrain, de la datation, des simulations en laboratoire et des simulations numériques, de la modélisation et l’analyse de données de télédétection. Nous explorerons trois études de cas uniques au Groenland, au Canada et en Islande, où nous avons identifié avec certitude des molards qui se sont formés dans des conditions climatiques allant de l'Holocène à nos jours dans divers contextes géographiques. En particulier, nous contraindrons la dégradation morphologique des molards dans l'espace et le temps en utilisant une approche morphologique et des techniques de datation par luminescence. Nous définirons la gamme possible de propriétés des matériaux et de configurations de la glace pour lesquelles les molards peuvent se former par des études sur le terrain, et par la simulation expérimentale à l'aide de modèles physiques dimensionnés dans une chambre froide de laboratoire. Nous définirons ensuite les critères de base pour identifier les molards à partir de la télédétection et sur le terrain. Nous quantifierons également le lien entre la dynamique des glissements de terrain et la distribution spatiale finale des molards en retraçant leur parcours de la source au dépôt par des modèles numériques 3D. Nous évaluerons le rôle potentiel des fluides de dégel dans la modification du comportement des glissements de terrain et leur impact sur les risques. Nous surveillerons et modéliserons l'état du pergélisol sur le site de terrain du Groenland afin de déterminer l'état de dégradation du pergélisol représenté par les molards dans les nouveaux et les récents glissements de terrain. Enfin, nous établirons l'utilisation des molards comme outil géomorphologique pour suivre la dégradation du pergélisol dans le temps et dans différents contextes géologiques et géographiques dans le monde. En développant ces actions, ce projet nous permettra de comprendre comment la dégradation du pergélisol se produit dans l'espace et dans le temps, et d'évaluer les risques liés aux glissements de terrain en milieu froid.

L’Océan Austral est considéré comme un «hub» pour les nutriments entre les 3 autres océans mais les sources, puits et processus qui contrôlent la distribution de ces nutriments (macro- et micro-) restent à ce jour méconnus. SWINGS est un projet pluridisciplinaire qui vise à élucider les sources, transformations et puits d’éléments traces et isotopes (TEIs) le long d’une section océanographique dans l’Océan Indien Austral (OIA). Contribution majeure de la France au programme international GEOTRACES (www.geotraces.org), SWINGS implique 78 scientifiques (19 laboratoires, 6 pays). Une campagne océanographique de 63 jours dans l’OIA (avec 47 participants à bord), des études de processus et des modélisations intégratives sont proposées afin de répondre aux objectifs suivants : 1) établir l’importance relative des sources sédimentaires, atmosphériques et hydrothermales de TEI dans l’OIA, 2) étudier les processus qui contrôlent les cycles internes des micro-nutritifs: absorption par la biologie, reminéralisation, devenir et export des particules, et 3) quantifier le transport des TEI par le courant circumpolaire antarctique et les zones frontales. La stratégie de SWINGS repose sur un couplage fort entre océanographie physique, biogéochimie et modélisation. Une attention spécifique sera portée à la spéciation physique et chimique des particules en suspension dans la colonne d’eau ou celles qui chutent, en plus d’un échantillonnage à haute résolution des phases dissoutes. La moisson de données SWINGS permettra de progresser significativement dans la quantification des échanges entre phases dissoutes et particulaires, verrou majeur pour la modélisation des cycles des éléments. Des traceurs dédiés (ex. isotopes Th et Pa) aideront à caractériser la dynamique des particules. Les isotopes du Ra aideront à quantifier les apports continent-océan, alors que d‘autres encore traceront l’origine des matières dissoutes et particulaires. Une attention particulière sera accordée aux interfaces océaniques: atmosphère, continent ainsi qu’un segment de la dorsale Sud-Ouest Indienne soupçonné d’être le siège d’hydrothermalisme actif. Un spectromètre de masse in situ de pointe sera déployé pour cette exploration. La trajectoire de la campagne interceptera 6 fronts. Ces jets sont des voies importantes de la circulation générale océanique, en particulier pour les transports d’espèces chimiques : ils seront documentés en détail. De nouvelles modélisations couplées seront conçues sur la base des premiers résultats de la campagne SWINGS afin d’évaluer la sensibilité des distributions de TEI à la paramétrisation de sources et de transports et d’explorer l’importance des fertilisations naturelles sur la distribution des TEIs. SWINGS est structuré en 4 tâches : 1) Gestion du projet, conception et gestion de la campagne, des mesures des paramètres physiques et des données ; 2) Echantillonnage détaillé des phases particulaires et dissoutes des TEI tout le long de la section ; 3) Caractérisation des mécanismes d’absorption biologique et de reminéralisation ; 4) Développement de la modélisation, couplage de la distribution de traceurs avec des simulations fines de la circulation. La première année (2020) sera entièrement consacrée à la préparation de la campagne. Celle-ci est prévue début 2021 (été austral) sur le Marion-Dufresne. L’analyse, la validation des données et l’interprétation commenceront au printemps boréal 2021. Les réunions d’après campagne, communications et articles de rang A suivront en conséquence jusqu’en 2024 et après. SWINGS étant labélisé section GEOTRACES (GS02) suivra les procédures imposées par le programme : résolution d’échantillonnage, intercomparaison et validation des données : toutes les données acquises seront accessibles en open source grâce à un plan rigoureux de gestion de données.

Ce projet vise a` pre´ciser la sensibilite´ climatique du syste`me terre en re´alisant un enregistrement de l’enfouissement de carbone (organique et inorganique) lie´ a` l’e´rosion de l’Himalaya a` l’e´chelle glaciaire-interglaciaire (G-I). L’augmentation (par ~3) de l’alte´ration, a` l’entre´e de l’Holoce`ne, montre que le syste`me conside´re´ est sensible au forc¸age climatique et qu’un tel signal est mesurable. Cependant, les donne´es disponibles ont une couverture temporelle tre`s restreinte et le projet vise a` utiliser tous les objets se´dimentaires ade´quats pour de telles reconstructions qui ont e´te´ e´chantillonne´s par IODP Exp. 354 dans la Baie du Bengale. Nous appliquerons les e´tudes mine´ralogiques et ge´ochimiques sur la leve´e active (0-100 ka) ainsi que les autres leve´es quaternaires carotte´es. Ce travail permettra de mieux quantifier le poids de l’Himalaya a` l’e´chelle G- I sur le cycle du C ainsi que d’e´tablir un e´tat de comparaison pour la quantification des effets anthropiques sur les rivie`res actuelles.

Les calottes polaires sont le principal contributeur aux changements à long terme du niveau des mers. Depuis les années quatre-vingt-dix, l'observation inattendue du changement de la dynamique de nombreux glaciers émissaires tant au Groenland qu'en Antarctique met en exergue la potentielle vulnérabilité de notre société face à l'élévation du niveau des océans. Comme indiqué dans les deux derniers rapports du GIEC, la principale incertitude dans les projections de l’élévation future du niveau des mers se trouve dans notre capacité jusqu'ici médiocre à modéliser la dynamique côtière des calottes glaciaires. En particulier, l’emballement potentiel en Antarctique des secteurs dont le socle se trouve sous le niveau des mers (Marine Ice Sheet Instability en anglais) pourrait significativement faire augmenter le niveau marin, bien au-delà de la valeur probable admise aujourd’hui pour le 21ème siècle. L'objectif technique du projet EIS est de stimuler les développements du modèle de calottes polaires Elmer/Ice-sheet, avec des capacités inégalées sur la dynamique côtière, et d'étendre son utilisation à la communauté climatique nationale et internationale. De tels développements sont indispensables pour répondre aux questions liées aux changements rapides passés et futurs des calottes polaires. En particulier, cela permettra d'améliorer notre capacité à établir des projections fiables de l'évolution à venir des calottes polaires, de leur contribution à l'élévation du niveau des mers et des liens aux autres composantes du système climatique. Pour atteindre cet objectif, nous simulerons (i) la déglaciation de la calotte glaciaire de Barents-Kara, un paléo-analogue de l'actuel Antarctique de l’ouest et (ii) l’évolution du Groenland et de l’Antarctique lors de l’Eemien (127-115 ka BP), période au cours de laquelle le niveau des mers était 5 à 10 m plus élevé qu’actuellement. Cela permettra d'éclairer les processus en jeu lors de l’emballement des calottes glaciaires et de mieux contraindre nos projections de l'évolution du bilan de masse de l’Antarctique pour les prochains siècles. Le modèle Elmer/Ice-Sheet sera également mis à profit pour réanalyser le démantèlement de la plateforme du Larsen B qui a eu lieu en 2002, avant d’envisager l’évolution de la plateforme du Larsen C dont le front recule régulièrement, et qui pourrait subir prochainement le même sort que sa voisine. Ces analyses sur les processus de démantèlement des plateformes permettront de faire une estimation plus précise de la contribution maximale au niveau des mers qui pourrait résulter d’un recul rapide des glaciers antarctiques, ainsi que de leur impact sur la machine climatique. Par ailleurs, nous allons concevoir et proposer à la communauté internationale un nouvel exercice d’intercomparaison de modèles couplés calotte-océan. Cet exercice se fera sur le secteur de la mer d'Amundsen, actuellement la région la plus vulnérable en Antarctique. Ceci préparera l’implémentation d'Elmer/Ice-sheet dans les modèles climatiques du système Terre CNRM-CM et IPSL-CM et offrira à ces modèles de la communauté nationale une représentation avancée de la dynamique des calottes polaires en vue des exercices CMIP7.

Les projections climatiques pour le 21ème siècle indiquent que la région Méditerranéenne (Med) sera plus chaude et plus sèche, avec un contraste saisonnier plus marqué. Même si le réchauffement et la réduction du débit des rivières ont des effets antagonistes sur la densité de l'eau de surface en Med, les simulations suggèrent une réduction de la circulation dans le futur, l’amplitude du changement restant dépendants des modèles utilisés. L’objectif du projet MedSens est d’évaluer la sensibilité de la circulation en Mer Med à une perturbation hydrologique/thermique en condition de climat chaud avec la saisonnalité contrastée. Pour aborder cette problématique, nous allons combiner (1) les reconstitutions des conditions de la Med durant des événements de perturbation de forte amplitude à partir de plusieurs proxies (indicateurs/traceurs) avec (2) des simulations numériques obtenues avec un modèle régional à haute résolution spatiale (1/8º) intégrant l’évolution de certains proxies de circulation. La cible est orientée vers l’analyse des couches sédimentaires riches en matières organiques, appelées « sapropels », déposées lors de périodes de circulation stagnante en Med. Nous nous intéressons particulièrement au sapropel S5 formé au cours du dernier interglaciaire, une période chaude pouvant être comparée au réchauffement simulé dans un avenir prochaine. La stratégie proposée s’appuie sur le succès de nos travaux antérieurs sur la reconstitution de la circulation de la Med lors de la formation du sapropel S1 (Holocène) en utilisant la composition isotopique de néodyme (eNd) mesurée sur les foraminifères, ainsi que par le développement d'une plateforme de modélisation régionale qui permet de simuler les états de la circulation de la Med dans le passé. Les principaux aspects novateurs et originaux du projet MedSens sont les suivants : premièrement, la combinaison des reconstitutions à partir des proxies avec la modélisation régionale intégrant des proxies (eNd et l'oxygène de l’eau) pour étudier la circulation dans le passé en Mer Med, qui est unique internationalement. Cette approche permettra une comparaison directe modèles-données pour évaluer les processus physiques affectant la variabilité des proxies et les performances du modèle qui sera utilisé pour les projections futures. Deuxièmement, nous appliquerons une batterie d’outils multi-proxy (géochimie et micropaléontologie, y compris de nouveaux traceurs potentiels) à une série de carottes de sédiment localisées le long d'un grand transect zonal afin de proposer une reconstitution robuste. Troisièmement, l’outil automatisé MiSo (Microfossil Sorter prototype, brevet déposé) permettra la préparation rapide d’échantillons de foraminifères pour l’analyse géochimique et micropaléontologique. Il va contribuer à la reconstitution à haute résolution spatiotemporelle. Le projet MedSens repose sur un consortium de partenaires reconnus à l’échelle internationale aux compétences complémentaires : reconstitution à partir de l’analyse des proxies (CEREGE/GEOAZUR et GEOPS) et modélisation numérique (LSCE/LMD). Nous fournirons des informations sur la variabilité des états de circulation Med associés à la formation de S5, la relation entre les changements hydrologiques de surface et la circulation intermédiaire/profonde, les nouveaux modèles Med régionaux intégrant des proxies qui seront accessibles à la communauté scientifique, les résultats de simulations S1 et S5 ainsi que de nouvelles bases de données sur la ventilation de masse d’eau et les changements hydrologiques de surface pendant S1 et S5. L’ensemble des résultats constitueront une base unique capable d’améliorer la compréhension de la sensibilité de la circulation Med aux différents forçages. Nous proposons une stratégie de diffusion scientifique des méthodes employés et des vers différents publics, en cohérence avec le concept d’éducation et de formation des jeunes générations ainsi qu’avec le plan national Open Archives.

Les vents de surface en Antarctique sont extrêmement intenses et persistants. Ces vents ont un impact important sur les conditions climatiques à la surface de la calotte glaciaire : ils brisent l’inversion température de surface (réchauffement) et transportent neige et humidité, affectant le bilan de masse. Pourtant, la variabilité temporelle du vent est en fait très mal connue au delà du cycle saisonnier, du fait du manque d’observations continues. Ce projet propose de mieux comprendre la variabilité temporelle à long terme des vents de surface, (1) en développant un proxy de l’intensité du vent et en reconstruisant pour la première fois l’intensité du vent à l’échelle décennale sur les 1000 dernière années, (2) en étudiant les mécanismes contrôlant l’intensité du vent, et en décrivant l’impact du changement climatique sur le vent à partir du modèle régional MAR, (3) en précisant l’impact des vents catabatiques sur le transport d’humidité, à l’aide de nouvelles observations isotopiques.

La découverte des gènes qui codent pour des traits adaptatifs est une problématique essentielle en biologie de l'évolution car le lien entre le génotype et le phénotype est souvent complexe. L’adaptation est un processus fondamental à évaluer car c’est ce qui conduit à la diversification des espèces, donc la biodiversité. Dans ce projet, j’entends démêler les bases génétiques d’un trait adaptatif soumis à de multiples pressions sélectives : la galle. Les guêpes à galles sont capables d'induire des structures appelées galles qui fournissent un abri contre les antagonistes et diverses conditions climatiques, ainsi que de la nourriture pour leur progéniture, augmentant ainsi leur survie. Elles le font en manipulant les gène de leur plante hôte. Cependant, la base génétique de la capacité à former des galles sur différentes espèces de plantes et divers organes reste largement méconnue et peu étudiée, en dépit de l’existence d’espèces économiquement importantes. Le projet BETAGALL vise à déterminer quels gènes sont utilisés par les guêpes à galles pour manipuler le développement de la plante afin d’induire la formation de galles et leur donner une forme spécifique. Premièrement, des données génomiques permettront d’identifier des gènes putatifs impliqué dans la formation de galle à l’aide de méthodes de génomique comparative et de génomique des populations. Deuxièmement, des données sur l’expression des gènes permettront de mieux préciser les fonctions des gènes putatifs nouvellement identifiés et de trouver les cibles potentielles chez la plante hôte. D'une part, ce projet permettra de trouver les gènes impliqués dans le contournement des défenses immunitaires de la plante et qui induisent la formation d'une galle. D'autre part, il permettra également de révéler les gènes utilisés par la guêpe pour développer une morphologie particulière, permettant à l'inducteur de la galle de lutter contre ses antagonistes tels que les parasites ou les prédateurs.

Les phénotypes étendus sont des traits uniques, produits à l'extérieur du corps de l'individu qui porte les gènes codant pour leur expression. Les toiles d'araignées, les structures décorées des oiseaux jardiniers, les nids d’oiseaux ou les maisons humaines sont tous des phénotypes étendus. Près de 40 ans après l’introduction de ce concept par Dawkins, les mécanismes évolutifs à l’origine de la diversité frappante de ces traits demeurent mal compris. Alors que la fonction principale et probablement originale des phénotypes étendus est tout à fait évidente, comme la fonction protectrice des nids, les phénotypes étendus peuvent aussi servir de signaux. Quoique l'évolution de nombreux phénotypes étendus ait pu être favorisée au départ par leur fonction protectrice, beaucoup semblent également servir de signaux sexuels. Ainsi, la sélection sexuelle pourrait non seulement expliquer l'évolution des couleurs vives, des chants et des danses élaborés, mais aussi des structures attrayantes qui ne font pas partie du corps d'un organisme. Des études sur un large éventail d'espèces sont nécessaires pour déterminer l'importance de la sélection sexuelle dans la diversification des phénotypes étendus, et pour comprendre comment les phénotypes étendus sont reliés aux autres signaux. Plus précisément, puisque les phénotypes étendus sont des traits dissociés de l'organisme, ils devraient co-évoluer avec d'autres signaux indiquant l'identité et/ou la qualité de leurs propriétaires, mais cette prédiction doit encore être testée. Nous proposons de travailler avec l'une des radiations les plus spectaculaires et les plus diverses de phénotypes étendus, les architectures complexes des nids de tisserins (117 espèces). Notre objectif est d'étudier en particulier le rôle de la sélection sexuelle dans l'évolution et la diversification : (i) de l'architecture de ces nids (objectif 1), et (ii) du comportement de construction des nids (un potentiel signal associé au phénotype étendu- objectif 2). Il s'agit également de déterminer comment ces deux traits évoluent en rapport aux couleurs vives, chants et/ou parades de ces oiseaux. Dans l'objectif 1, nous travaillerons à l’échelle interspécifique et, commencerons -axe 1- par déterminer les facteurs écologiques, socio-sexuels associés à la diversité de l'architecture des nids. Dans l’axe 2, nous étudierons l'association entre les caractéristiques des nids et les ornements classiques. Dans l'objectif 2, pour déterminer si le comportement de construction de nid peut être un signal sexuel secondaire, nous travaillerons à l’échelle d’une espèce, le républicain social. Cette espèce nous donne accès à une population suivie depuis 2010, avec des oiseaux marqués individuellement. A l’aide de technologies récentes basées sur l'identification des oiseaux par radiofréquence (RFID), les images et l'intelligence artificielle, nous déterminerons qui construit le plus, où et comment (axe 1). Nous utiliserons ensuite des expériences pour déterminer si la construction d'un nid, tel un signal sexuel secondaire, est sensible à la condition individuelle, la compétition male et à la présence de femelle (axe 2). Enfin, nous mesurerons les liens entre la construction des nids, l’appariement et valeur sélective (axe3). La faisabilité de notre projet est assurée par l'expertise de toute l'équipe dans les domaines de la sélection sexuelle, de la communication visuelle et acoustique, ainsi que notre expérience avec les modèles d'étude et les analyses utilisées (e.g., analyses comparatives). De plus, l'utilisation de techniques innovantes telles que l'intelligence artificielle (Renoult), la technologie RFID et les microphones embarqués nous permettront d'obtenir des données de haute qualité. Nos résultats seront diffusés via des conférences, cours à l’université, réseaux sociaux, et des collaborations avec des artistes.

La transformation de l'azote (N) dans l'environnement repre´sente sans doute le cycle bioge´ochimique le plus anthropise´ sur Terre. L'apport d’N par les engrais (100 Tg / an) et le de´po^t d’N atmosphe´rique (25 Tg / an) de´passe maintenant celui la fixation naturelle de l'N (110 Tg / an) et l’utilisation d'engrais devrait encore augmenter avec l’accroissement de la population mondiale. En plus d'entrai^ner des conse´quences environnementales ne´fastes sur les ecosyste`mes terrestres et aquatiques, l’apport d'azote re´actif sous forme d’engrais contribue a` l’augmentation des e´missions de l'oxyde nitreux (N2O), un gaz a` effet de serre e´galement implique´ dans la destruction de l'ozone stratosphe´rique. Un processus cle´ de la conversion de l'azote dans l'environnement est le processus de nitrification par lequel l'ammonium est oxyde´ en nitrate via le nitrite. Alors que l'ammonium est retenu dans le sol, le nitrate est tre`s mobile et facilement lessivable. L'oxydation de l'ammonium par nitrification est ainsi responsable d’une perte estime´e de 67% des engrais applique´s avec un cou^t e´conomique global de 15,9 milliards de dollars. Ce processus de nitrification est traditionnellement conside´re´ comme e´tant re´alise´ par deux groupes microbiens physiologiquement distincts, l'ammonium oxyde´ en nitrite par les microorganisms nitrosants (AO) et le nitrite en nitrate par les bacte´ries nitratantes (NOB). Jusqu'a` re´cemment, deux grands groupes, les archaea (AOA) et les bacte´ries (AOB) oxydant l’ammonium ont e´te´ conside´re´s comme les seuls capables d’utiliser l'ammonium comme seul source d'e´nergie. Au cours de la dernie`re de´cennie, des diffe´rences de niche au sein des AOA et AOB mais aussi entre ces deux groupes ont été démontrés, ainsi que des diffe´rences dans leurs contributions relatives a` la perte d'engrais azote´s et aux pollutions associe´es. Cependant, en 2015, deux e´tudes ont conduit a` un changement de paradigme en re´ve´lant que les bacte´ries appartenant au phylum Nitrospira sont capables d’effectuer les deux e´tapes du processus de nitrification i.e. d’oxyder comple`tement l'ammonium en nitrate, ou «comammox». Cette de´couverte e´tait surprenante car toutes les souches de Nitrospira connues e´taient capables d’effectuer uniquement que la seconde e´tape de nitrification. Il est toutefois important de noter que l'abondance des communaute´s de Nitrospira dans de nombreux environnements, y compris le sol, est ge´ne´ralement supe´rieure a` celle des AOA ou des l'AOB, ce qui indique qu'elles peuvent contribuer significativement a` l'oxydation de l'ammonium. Il est donc urgent de de´terminer leur importance fonctionnelle dans les sols et si ces microorganisms contribuent de manie`re significative aux perte d'azote et a` la pollution liée aux engrais. COMICONS propose une approche pluridisciplinaire combinant des expertises en microbiologie, e´cologie mole´culaire, ge´nomique, bioge´ochimie et modelisation pour caracte´riser la physiologie, la ou les niche (s) e´cologique (s) des bacte´ries comammox et leur contribution globale aux processus du cycle de l'azote dans le sol. Plus pre´cise´ment, nous de´terminerons dans quelles conditions les bacte´ries comammox sont actives dans le sol et quelles sont les sources d'azote utilise´es pour la croissance. Nous caracte´riserons leur activite´ in situ dans le sol, et nous conduirons une analyse physiologique de´taille´e des nouvelles souches obtenues en laboratoire. De plus, nous quantifierons e´galement leur contribution aux transformations d’N dans le sol en lien avec l'ajout d'engrais, leur contribution aux e´missions d'oxyde nitreux et leurs niches e´cologiques par rapport aux autres groupes caracte´rise´s oxydants l’ammonium. Ce projet de recherche me`nera a` une perce´e fondamentale dans la compre´hension des principaux acteurs du cycle de l'azote pour de´velopper des approches visant a` atte´nuer la pollution associe´e a` la nitrification.

La majeure partie de la population mondiale vit en ville, et cette proportion continuera de s’accroitre dans les prochaines décennies. Les zones urbanisées et industrialisées émettent environ 70% du CO2 fossile, bien que ces estimations demandent à être vérifiées à l'échelle locale. De plus, les villes sont souvent plus chaudes que les zones rurales alentours du fait de l’îlot de chaleur urbain (ICU), qui peut influencer certains flux de CO2 (par exemple ceux issus du chauffage dans les bâtiments, de la climatisation dans les voitures, ceux captés par la végétation urbaine). Les villes sont donc des endroits stratégiques pour réduire les émissions de CO2, mais aussi diminuer les températures localement. Le projet vise à caractériser et à diminuer les émissions de CO2 et l’ICU dans la Métropole d’Aix-Marseille (AMm). Sa gouvernance est assurée par la Métropole Aix-Marseille-Provence (AMPM). Il s’agit de la seconde zone la plus peuplée de France (1.8 millions d’habitants), et elle est située en région PACA, fortement exposée aux risques du changement climatique. Les objectifs du projet sont : (1) de caractériser et améliorer la représentation spatio-temporelle des émissions de CO2 fossiles et de les comparer aux émissions biogéniques, (2) de caractériser la variabilité de l’ICU et des concentrations de CO2 aux échelles diurnes et saisonnières à toutes les échelles spatiales sur l’AMm, et (3) de définir et évaluer les bénéfices de développements de scénarios d’adaptation au changement climatique à l’horizon 2035 en termes de CO2 et ICU tels qu’ils pourraient être construits par l’AMPM. Ce dernier objectif nécessite donc de trouver le moyen le plus efficace pour intégrer des scénarios vertueux, définis en interaction avec les acteurs et décideurs politiques locaux, dans les documents légaux d’urbanisme, les outils juridiques associés, et les pratiques. Afin d’atteindre ces objectifs, un consortium interdisciplinaire constitué de 5 partenaires principaux (IMBE, CNRM, Pytheas, LIEU, AtmoSud) et 6 partenaires non financés (LSCE, INRA/URFM, ESPACE, MIO, CEA-CAD/DTN, GNS New-Zeeland) est proposé. Il est constitué de météorologistes et physiciens de l’atmosphère, urbanistes, chercheurs en droit de l’environnement et d’un acteur socio-économique (AtmosSud) en lien avec les décideurs locaux et régionaux. Le GREC-Sud, en sous-traitance, apportera son expertise pour les interactions avec l’ensemble des acteurs locaux, en particulier par l’organisation de séminaires annuels. Le projet est composé de 4 Tâches principales. La tâche 0 est dédiée à la coordination. La tâche 1 vise à acquérir et analyser des observations de CO2 et ICU, et la tâche 2 à la mise en place d’un outil de modélisation atmosphérique du CO2 et de l’ICU. En lien avec ces deux tâches, la tâche 3 vise à analyser le rôle des différents niveaux de gouvernance d'AMPM vis-à-vis des stratégies d’adaptation. Il repose sur l’analyse des documents légaux, d’une méthodologie d’évaluation multicritères de scénarios, et d’une stratégie pour s’assurer des interactions constantes tout au long du projet entre les chercheurs, les acteurs locaux et la société civile. Le projet apportera des avancées scientifiques dans plusieurs disciplines (météorologie, cycle du carbone, urbanisme, droit de l’environnement). Un apport sociétal sera l’amélioration de l’inventaire utilisé par AtmoSud pour ses prévisions opérationnelles de qualité de l’air. Un autre apport sociétal concerne l’urbanisme opérationnel, avec le renforcement d’actions communes des acteurs dans la mise en place de stratégies d’adaptation. Afin d’assurer une large diffusion et des impacts bénéfiques des résultats du projet, ceux-ci seront disséminés vers trois communautés différentes : scientifique (via des articles et conférences scientifiques, des modèles open-source), des acteurs urbains (via des séminaires avec les décideurs, ONG et associations) et le public (avec un site web, un film, et des cahiers grand public).

TRAJECTOIRE vise à établir, aux exutoires des grands bassins versants français (Rhône, Loire, Seine, Garonne, Rhin, Meuse, Moselle), les trajectoires de contaminants apportés par l’homme au cours de l’essor technologique, industriel et des préoccupations environnementales ayant rythmé le 20ème siècle. Il se concentrera sur des familles de contaminants actuellement au cœur des réflexions sur la transition énergétique : les radionucléides, les micro plastiques et leurs additifs, et les métaux critiques. En considérant ces trois familles, qui ne font pas l’objet d’un suivi dans le cadre de la règlementation actuelle, et qui ont été introduits successivement au cours du dernier siècle caractérisé par des politiques, des comportements et des modes de gestion diversifiés, nous espérons tirer des retours d’expérience. Ces derniers nous permettront de positionner ou repositionner les préoccupations environnementales actuelles face aux nouvelles et futures technologies. Il s'agira d'évaluer comment la société peut être un acteur de la résilience de l'environnement à la suite de perturbations anthropiques résultant de ses choix économiques, ses décisions politiques et de ses actions collectives. Les sédiments des rivières transportent et stockent la plupart des contaminants introduits dans les bassins versants. Les archives sédimentaires accumulées dans des zones de stockage permettent de témoigner des contaminations ayant transité. Les retours d’expérience sur la capacité des grands fleuves à absorber ou à éliminer les pressions anthropiques seront établis à partir de l’analyse de séries chronologiques : 1) celles sur les niveaux de contamination, reconstruits à partir d’archives sédimentaires, 2) celles sur les pressions exercées sur les environnements, construites à partir d’archives documentaires (frises socio-historiques). Les difficultés d'un tel exercice rétrospectif, nécessitant de croiser des informations multiples et complexes, sont d'autant plus grandes que les sources statistiques sur les contaminants sont rares ou confidentielles. Les liens de causalité entre les niveaux de contamination observés dans les archives sédimentaires (données quantitatives) et les pressions anthropiques (données qualitatives et semi-quantitatives) seront évalués à l'aide de réseaux neuronaux. En appliquant cette approche mathématique sur des jeux de données acquis aux exutoires des fleuves français, diverses pressions anthropiques seront prises en compte et leurs conséquences sur la concentration de contaminants seront identifiées. Les événements socio-historiques, identifiés à partir des archives documentaires, seront caractérisés en ce qui concerne leur impact sur les concentrations, le délai de leur impact sur l'environnement, ainsi que la durée de la perturbation environnementale engendrée. Les valeurs de ces trois paramètres associés aux meilleurs ajustements entre les modèles et les observations définiront les pressions clés à appliquer dans un modèle prédictif basé sur scénarii afin de prévoir les niveaux de contaminants dans les systèmes fluviaux et d'estimer les trajectoires et la résilience des systèmes à court, moyen et long terme. Nos résultats mettront en évidence les changements environnementaux survenus au cours de la dernière ère industrielle (100 dernières années), et mettront en lumière ceux attendus en fonction de nos futurs comportements et décisions. Nous estimons que la société a besoin de ces retours d’expérience ainsi que d’une vision prédictive afin de renforcer les prises de conscience environnementales et les prises de décisions œuvrant pour la durabilité des écosystèmes. En fournissant des retours d’expérience quantitatifs et des modèles prédictifs basés sur des scénarii, TRAJECTOIRE permettra d'informer les parties prenantes des conséquences des décisions passées et futures sur les impacts environnementaux à court, moyen et long terme. Il vise à démontrer que la société peut agir sur la résilience environnementale.

Avec l'augmentation des intensités et fréquences des catastrophes naturelles ces dernières années en Afrique de l'Ouest, une meilleure prévision de leurs impacts est un défi majeur. Ce projet vise à élaborer un modèle de prévision des risques liés aux évènements météorologiques intenses pour la population des villes très vulnérables: Abidjan, Dakar, Ouagadougou et Niamey. Il se concentrera sur les événements hydrométéorologiques intenses, responsables du plus grand nombre de morts en Afrique de l'Ouest, et sur les vagues de chaleur et tempêtes de poussière, facteurs de risque de méningite bactérienne. Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire d'optimiser des informations fiables à partir de grands ensembles de données dérivés de réanalyses et de modèles de prévision probabilistes. Les objectifs sont d'identifier les impacts humains de ces aléas grace à des enquêtes de terrain et de proposer un modele d'alerte précoce des risques humains à partir d'approche multi disciplinaires.

Le carbone suie (BC) contribue au réchauffement climatique en absorbant la lumière du soleil. Les modèles climatiques mondiaux actuels sous-estiment systématiquement l'absorption des aérosols dans l'atmosphère d'un facteur trois par rapport aux observations, ce qui est souvent attribué à la sous-estimation des émissions de BC. Les inventaires des émissions de BC sont traditionnellement construits en utilisant une approche "bottom-up" basée sur les données d'activité et les facteurs d'émission. La détermination des facteurs d'émission nécessite des méthodologies extrêmement fines très coûteuses (en temps et en ressources), ce qui conduit dans la pratique à des données d'émission de qualité très hétérogène dans l'espace et dans le temps. L'Asie du Sud-Est (ASE) abrite une multitude de sources de combustion émettant de grandes quantités de BC dans l'atmosphère: combustion de biomasse incluant tourbières et feux de forêts et utilisation domestique de biocarburants, produits pétroliers pour le transport. Mais tout indique que cette région sera particulièrement touchée par le charbon dont la consommation va exploser au cours des prochaines décennies pour répondre à la demande en énergie. Cette partie de l'Asie se trouve également sous le vent des fortes émissions de la BC en provenance de Chine en hiver. En conséquence, toutes les tendances augmentent quantitativement et font de l'ASE la région du monde à étudier prioritairement. Les programmes internationaux qui ont tenté de simuler les effets du BC sur le climat dans l'ASE ont souligné que de meilleurs inventaires d'émissions résolus dans le temps et dans l'espace étaient cruciaux pour améliorer les prévisions et les modèles climatiques. BLACKNET propose de faire la démonstration opérationnelle d'un nouveau système bon marché pour surveiller le BC en même temps que d'autres traceurs de combustion, afin d'identifier, localiser et de caractériser leurs sources. (1) Le premier objectif est technique : le développement et la démonstration opérationnelle d'un réseau de capteurs BC déployés sur la péninsule indochinoise, fournissant des données collectées et calculées en continu. (2) Le deuxième objectif est scientifique : le développement d'une méthodologie innovant de traitement de données atmosphériques reposant sur une modélisation inverse basée sur des capteurs de BC communicants, dans le but d'améliorer et de valider les inventaires "top-down" des émissions de BC. Le consortium comprend des chercheurs et des groupes de recherche internationalement reconnus dans les domaines de la caractérisation des aérosols, de la modélisation inverse, des inventaires d'émissions et de la modélisation régionale. Les réalisations sur le terrain sont confortées par une forte implication dans le projet de l'Asian Institute of Technology de Bangkok et de l'Académie Vietnamienne des Sciences et Technologies. Des impacts sont attendus sur le développement potentiel du marché car de nouvelles opportunités apparaîtront pour le secteur commercial français de l'observation de la Terre, principalement les fournisseurs de technologies / capteurs et de traitement de données, mais aussi pour les utilisateurs en aval - fournisseurs de services - avec la définition et la démonstration de nouveaux services et applications dans les domaines du climat et de la qualité de l'air. Les résultats du projet s'inscriront dans des cadres internationaux tels que l'Initiative mondiale sur les émissions (GEIA), le Service de surveillance de l'atmosphère Copernicus, en particulier CAMS-43 sur les aérosols, à partir desquels les données seront utilisées pour comparaison, ou encore l'accord des dix pays membres de l'ASEAN pour lutter contre la pollution transfrontalière par les nuages.

Le nombre croissant de dispositifs d’électronique de puissance dans une automobile et leur impact sur le réseau électrique du véhicule imposent des contraintes de plus en plus sévères en termes de fiabilité et de sécurité. Les constructeurs automobiles sont aujourd’hui confrontés à deux préoccupations majeures: ils doivent s’assurer du respect des normes limitant les émissions parasites de l’automobile et le respect de l’exposition des personnes aux champs Electromagnétiques (EM) à l’intérieur du véhicule et ils doivent garantir le bon fonctionnement de l’ensemble des équipements dans une ambiance EM normalement polluée. Les enjeux dans les véhicules de demain vont au-delà de ces aspects au travers de la vulnérabilité aux agressions EM des systèmes de conduite autonome. En effet, les câblages et les E/S sont autant de vecteurs d’entrée possibles pour des perturbations visant à faire dysfonctionner le guidage ou pour des écoutes EM permettant d’espionner l’état du véhicule. Il est donc primordial de savoir installer ces nouveaux équipements sans risque pour leur environnement proche et de maitriser les dispositifs permettant leur protection. La compatibilité électromagnétique (CEM) entre les équipements est assurée d’une part à l’aide de règles d’installation visant à minimiser les couplages avec les circuits de puissance, mais également par l’obligation que ces équipements ont à se conformer à des normes qui limitent les émissions de perturbations Radio Fréquence et qui rend robuste les systèmes aux agressions extérieures. C’est pourquoi l’étude CEM d’un véhicule doit aujourd’hui faire partie intégrante du développement d’un véhicule et doit intervenir dès le début de la phase de conception de celui-ci. Cela donnerait un avantage concurrentiel conséquent au vu de la diminution des coûts et du temps de développement. On peut aussi évoquer la possibilité de contraintes normatives pouvant être plus restrictives et permettant ainsi de préserver les marchés de dispositifs moins bien conçus et présentant plus de risques. La détermination des performances EM des systèmes complexes des véhicules actuels et à venir est le principal verrou au déploiement de nouvelles technologies (guidage, propulsion électrique …). L’ensemble des partenaires du projet vise à dépasser ce point bloquant. L’optimisation CEM de systèmes complexes tels qu’un véhicule complet passe donc par le développement de méthodologies de modélisation sophistiquées. En conséquence, il est fondamental de bien préparer cette évolution technologique et de proposer des approches de simulation dédiées aux systèmes complexes. La modélisation orientée système s’est considérablement améliorée ces vingt dernières années tant par la finesse de description des modèles électriques ou électromagnétiques que par la puis-sance de calcul disponible. Cependant l’utilisation directe des ou¬tils existants pour l’analyse d’un grand système, prenant en compte les inte¬ractions fortes entre sous-systèmes, n’a pas pour autant progressé. Il est donc impératif de faire échanger les différents modèles des sous-ensembles car aucune méthode ne permettra une modélisation complète d’un système industriel. La pierre angulaire de la démarche proposée dans ce projet est de mettre en place une méthodologie de co-simulation en réseau afin de mobiliser simultanément et de façon distribuée l’ensemble des modèles parcellaires nécessaires à une modélisation système complète. Dans cette approche les différents modèles ne sont ni partagés entre partenaires ni intégrés dans un seul outil mais communiquent en temps réel à travers leurs interfaces. Pour parvenir à réaliser une telle co-simulation il est évidemment indispensable de lever certains verrous relatifs aux modèles pertinents pour les différents sous-ensembles, mais il est également primordial de faire cohabiter et communiquer dans une même simulation ces différentes briques élémentaires au travers de l’échange de données pertinentes.

Atteindre des rendements élevés est un élément clé pour la compétitivité du photovoltaïque. Parmi les dispositifs de troisième génération, les cellules solaires à porteurs chauds visent à réduire la thermalisation en obtenant une absorption élevée. Le consortium du projet est bien impliqué dans les récents progrès où la réalisation d'un dispositif complet est proche. L'objectif du projet est donc de concevoir une cellule ultra-mince à porteurs chauds. Les principaux résultats seront (i) développer des techniques de caractérisation pour mesurer l'efficacité atteignable, les propriétés thermodynamiques/thermoélectriques (ii) concevoir des structures nanophotoniques pour collecter efficacement la lumière incidente (iii) développer des modèles numériques incluant la réponse optique et le transport électrique (iv) fabriquer et optimiser des cellules à haut rendement (v) observer et quantifier une augmentation de performances photovoltaïques par la présence de porteurs chauds.

Un objectif prioritaire pour développer de nouvelles sources d’énergies renouvelables est la valorisation du CO2 en combustible vecteur de l’énergie solaire. Récemment de nombreux électro- et photo-catalyseurs pour la réduction de CO2 ont été développés. Cependant nous sommes loin d'avoir des solutions exploitables à grande échelle. Ces réactions nécessitent le couplage de transferts d’électron photoinduits à la catalyse multi-électronique et multi-protonique. L’accumulation de charge, séquentielle, dans les systèmes photocatalytiques doit par conséquent être maîtrisée afin de réaliser une catalyse multi-électronique. La compréhension des processus photophysiques fondamentaux impliqués est donc nécessaire pour optimiser l'efficacité de la photoréduction du CO2. En électrocatalyse, la constante catalytique (TON), le TON par seconde (TOF) et le rendement coulombien sont les paramètres adaptés pour évaluer les performances. Dans les systèmes photocatalytiques, l’efficacité quantique (photon-à-carburant) dépendante de la longueur d’onde est un paramètre crucial avec le TON et le TOF. En effet le rendement de la photoréduction est non seulement dépendant des valeurs thermodynamiques mais aussi d'autres facteurs tels que des transferts d'électrons ou d'énergie non désirés. Il est donc crucial d’étudier les limitations intrinsèques des processus photocatalytiques pour trouver des solutions viables dans le contexte de la photosynthèse artificielle. Malgré de nombreux travaux sur de nouveaux photocatalyseurs ces dernières années, les études mécanistiques sur les réactions élémentaires impliquées dans le cycle photocatalytique pour la réduction du CO2 restent encore limitées. Dans ce contexte, le projet LOCO vise à étudier les mécanismes impliqués dans l'activation à 2 électrons du CO2 lors de l’excitation multiple. LOCO couvre tous les aspects concernant la conception, la synthèse et les études photophysiques de nouveaux photocatalyseurs à base de porphyrine afin d’aller au-delà des performances actuelles. Nous allons utiliser différentes techniques spectroscopiques pour identifier tous les intermédiaires formés au cours du cycle catalytique. En particulier, pour étudier les intermédiaires impliqués dans la catalyse, nous utiliserons un dispositif innovant, la spectroscopie pompe-pompe-sonde Raman résonant résolue dans le temps, en plus de notre dispositif pompe-pompe-sonde par absorption transitoire développé récemment (Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 15936 –15940). L'étude spectroscopique des intermédiaires à l'aide de la réduction électrochimique et chimique en complément aux études résolues en temps permettra de fournir un panorama complet des processus intervenant dans la réduction du CO2 sur plusieurs échelles de temps. Les enseignements tirés sur les mécanismes de relaxation des réactions productives et non-productives lors de l’accumulation de charge et de la catalyse constitueront un socle unique et puissant pour le développement de nouveaux photocatalyseurs plus efficaces pour l’activation du CO2. Pour les systèmes moléculaires étudiées, nous nous appuierons sur nos travaux récents sur des métalloporphyrines originales pour la réduction de CO2 (Chem. Commun., 2018,54, 11630-11633, Angew. Chem. Int. Ed. Ed 2019, 58, 4504-4509) en variant trois paramètres pour améliorer leur réactivité: effets électroniques induits par des substitutions appropriées, liaisons hydrogènes sur la seconde sphère entre le catalyseur et le substrat et la présence d’acide de Lewis sur la seconde sphère de coordination. Le projet interdisciplinaire LOCO nous permettra ainsi de mieux comprendre la photoréduction au CO2 et in fine son optimisation. La connaissance approfondie des processus d’activation à 2 électrons et 2 protons du CO2 dans la catalyse induite par la lumière constitue un tremplin vers le développement de systèmes plus efficaces.

La géothermie, c'est-à-dire la mobilisation de la chaleur contenue dans le sous-sol à très basse, basse ou haute température, est l'une des méthodes pour réaliser la transition énergétique. La stratégie énergie-climat de l’Ile-de-France prévoit d'augmenter assez significativement à l’horizon 2030 la production de chaleur par géothermie profonde (x3,5 par rapport à 2015). Le rythme de développement actuel ne permettra pas d'atteindre cet objectif. Il faudrait atteindre un taux de 6 à 10 fois supérieur. La nouvelle programmation pluriannuelle de l’énergie renouvelable vient de revoir à la baisse ces objectifs en terme de déploiement de la géothermie profonde en France. Les retours d'expérience sur les opérations récentes en France ont soulevé des problèmes techniques et/ou scientifiques pour un fonctionnement efficace et durable des doublets géothermiques, tels que le risque élevé, mais non quantifié, de faible débit d'eau / faible épaisseur du réservoir (métrique), le risque d'interférence entre doublets géothermiques dans les zones urbaines à forte densité d’infrastructures ou le risque de percée thermique précoce. Il existe un réel risque qu'une opération nouvelle n'obtienne pas une ressource géothermique présentant des caractéristiques de débit et de température suffisantes pour assurer la rentabilité du projet pendant sa durée de vie. Ce risque géologique constitue un obstacle au développement futur de la géothermie en France et en Ile-de-France. Il est clairement établi dans la stratégie énergie-climat de travailler à l'innovation en proposant des solutions qui optimisent et explorent le développement de nouvelles zones. Cette optimisation nécessite (1) une connaissance précise de l'hétérogénéité du réservoir en termes de géométries sédimentaires, porosité/perméabilité, connectivité du réservoir et (2) des simulations numériques fiables des écoulements et flux de chaleur à +30 ans, voire +100 ans après le début de la production. Le principal objectif est de réussir le changement d'échelle entre la perméabilité mesurée en laboratoire et la connectivité sédimentaire des corps réservoirs à l'échelle kilométrique. La façon d’homogénéiser les coefficients efficaces comme la porosité, la perméabilité, la déformation mécanique (tenseur de Gassman et coefficient de Biot) ou la dispersion thermique effective par des équations valables en tout point pour les constituants fluides et solides constituera le défi majeur de ce projet qui nécessitera de coupler des données et concepts géologiques et mathématiques.

Les huiles lubrifiantes sont de plus en plus utilisées dans plusieurs applications industrielles et la demande pour ces matériaux est en continuelle augmentation afin de réduire la consommation d’énergie et l’usure des machines. Dans ce cadre, le développement de lubrifiants de hautes performances soutient le développement d’industries et de marchés importants. Récemment, les liquides ioniques (IL) se sont révélés être des candidats prometteurs pour de nouveaux lubrifiants hautes performances grâce à leurs diverses propriétés physico-chimiques et à leur forte capacité de réduction de frottement entre deux surfaces. Ces propriétés prometteuses des IL se sont révélées être fortement liées à leur capacité à se nanostructurer en volume et aux interfaces. Cependant, la gamme de viscosités disponibles dans la plupart des classes de IL est assez étroite comparée aux lubrifiants macromoléculaires. Les poly (liquides ioniques) (PIL) sont donc des candidats prometteurs pour amplifier les propriétés de frottement et chimiques des polymères et des IL en lubrifiants macromoléculaires innovants et hautement modulables. L'ajout à ces macromolécules d'interactions locales héritées des IL crée un riche ensemble de propriétés chimiques et physiques complexes, ouvrant de nouvelles perspectives pour la conception de matériaux polymères ayant des fonctions ciblées. Ces propriétés sont étroitement liées à la conformation moléculaire et la dynamique des PIL. Le projet POILLU vise à tirer parti des propriétés de lubrification des IL et de la forte capacité de glissement des polymères fondus pour développer des PIL aux propriétés de lubrification améliorées. Soutenu par la synthèse d'une nouvelle classe de PIL spécifiquement conçus pour répondre aux critères stricts et aux objectifs ambitieux de ce projet, ce consortium multidisciplinaire réalisera une description moléculaire détaillée des mécanismes de transmission des contraintes impliqués dans les PIL en utilisant une large gamme de techniques expérimentales de pointe. Le couplage de la caractérisation rhéologique et des techniques de diffusion du rayonnement (SANS, WAXS) nous permettra de déterminer la relation structure / dynamique à plusieurs échelles apparaissant dans les PIL. La nanostructuration interfaciale des PIL et son impact sur la dynamique des chaînes de surface seront étudiés grâce à des mesures de diffusion de rayons X aux incidences rasantes (GIWAXS) et par appareils à forces de surface (SFA). Enfin, les propriétés de lubrification des PIL seront caractérisées par la technique de vélocimétrie basée sur le photoblanchiment. Cette approche interdisciplinaire réunissant des compétences de renommée internationale dans les domaines de la chimie des polymères, de la physico-chimie et de la physique, mettra en évidence les propriétés exotiques des PIL, à la fois en masse et au niveau des interfaces ouvrant des perspectives scientifiques attrayantes dans le domaine des matériaux polymères complexes ciblant des fonctions spécifiques grâce à une conception moléculaire multi-échelles.

L'impression 3D a considérablement facilité la fabrication de dispositifs (objets) complexes par leur forme et sophistiqués par leurs propriétés dans divers domaines de recherche fondamentaux en termes de coût, de temps et d'accessibilité. Les imprimantes 3D peuvent fabriquer des objets dont la taille varie de quelques microns avec la stéréolithographie à deux photons (TPS) au centimètre. Dans le domaine des circuits micro-fluidiques, la facilité de mise en œuvre et la commodité de l'impression 3D de structures complexes conçues numériquement (CAO 3D) font concurrence aux techniques et méthodes couramment utilisées en Soft-Lithographie. L'impression 3D permet la fabrication directe et rapide de puces micro-fluidiques en s’affranchissant de ces méthodes lourdes à mettre en oeuvre. Parmi toutes les technologies d'impression 3D, la stéréolithographie (SLA) a particulièrement attiré l'attention puisqu’elle est extrêmement précise et que des structures très fines (par exemple canaux de diamètre interne < 100 µm) peuvent être obtenues. Dans ce contexte, les polymères sont les matériaux de choix. Cependant, la principale limitation repose sur le fait que les propriétés du monomère choisi imposent la chimie de surface de l'objet envisagé. Si sur le plan technologique, la résolution et la rapidité d’écriture ont nettement été améliorées, la diversité chimique de la surface de l’objet ainsi que la structuration de cette diversité, sont peu explorées. A ce jour, il n’est pas encore possible de modifier la chimie des surfaces d’une manière simple à partir d’imprimantes 3D, autres que par des traitements de post-fabrication qui bien qu’efficaces sont lourds à mettre en œuvre. Cela devient même un « casse-tête » insoluble quand ces modifications chimiques de surface doivent être localisées en des endroits bien précis de l’objet. Le projet 3D-CustomSurf vise à développer de nouveaux photo-amorceurs uniques par leurs propriétés et à développer de nouvelles méthodologies dans les techniques de fabrication additive 3DP-UV (mm-cm) et TPS (µm). Notre approche repose sur l'utilisation de techniques de photo-polymérisation radicalaire contrôlées (photo-RDRP, en particulier la NMP2) adaptées aux conditions spécifiques de la fabrication 3D pour la fabrication de circuit micro-fluidiques. Notre stratégie sera un atout pour modifier facilement et à façon la chimie de la surface interne de canaux d’un circuit micro-fluidique dédié à la fabrication de microémulsion, aujourd’hui limitée par de nombreuses étapes de post fabrication. Notre stratégie repose sur i) le design et la synthèse d'alcoxyamines photosensibles (photo-amorceurs, NMP2) uniques, portant des chromophores spécifiques pour la fabrication 3DP-UV et TPS ii) une étude de leurs propriétés photo-physiques et chimiques iii) une étude approfondie de leur efficacité pour une première polymérisation et une repolymérisation (polymérisation vivante) dans un contexte d’écriture laser (3DP-UV, TPS) iv) la mise en place de méthodes pour une première polymérisation (3DP-UV) suivie d'une fonctionnalisation de la surface interne (chimique et structuration) par TPS de prototypes simples tels que des tubes v) la fabrication d’un dispositif micro-fluidique dédié à la fabrication d’une micro double émulsion et dont la chimie de la surface des canaux est modifiée pour répondre à la vocation particulière de ce dispositif. Associer l'écriture laser aux méthodologies RDRP est une nouvelle approche peu explorée, notamment dans la stéréolithographie 2 photons (TPS). Cette nouveauté et surtout l’absence d’études approfondies sur les phénomènes chimiques et physiques impliqués au cours du processus de fabrication 3D explique l’absence d’une telle approche. La NMP2 couplée aux techniques d’impression laser permet de considérer l'objet d'une part et la modification de sa surface (chimie et structuration) d'autre part dans un protocole d'une grande simplicité.

Comprendre la réponse des gels sous contrainte est d’une importance primordiale, aussi bien au plan fondamental que pour les applications. Dans ce cadre général, dans BOGUS, nous produirons des billes sphériques de gel millimétriques originales. Les gels, à base de particules colloïdales, sont constitués d’une structure poreuse homogène et nous ferons varier de manière contrôlée leurs propriétés mécaniques. Notre objectif est de rationaliser le comportement de ces billes sous contrainte et d'élucider les interactions complexes entre l'écoulement du liquide à travers les pores (la poroélasticité), la plasticité de la structure formant un réseau et la rupture du réseau. Nous adopterons une approche multi-échelles combinant fluage mécanique sous indentation, analyse d'image et analyse d'images et diffusion de la lumière résolue spatialement et temporellement. Notre projet est fondamental, mais nous étudierons principalement deux configurations particulièrement pertinentes en particulier pour les nombreuses applications utilisant le séchage par pulvérisation: le séchage/gonflement des billes et leur réponse à une déformation mécanique extrême produite par leur impact sur une surface solide. Pour parvenir à une compréhension globale du comportement des billes de gels sous contrainte, le projet sera divisé en cinq tâches scientifiques. La tâche 1 est consacrée à la fabrication de différentes classes de billes de gel colloïdal aux propriétés ajustables. Nous proposons plusieurs stratégies basées sur la variation des interactions entre les particules, la déformabilité des particules ou le mélange de polymères et de gels colloïdaux pour ajuster la ténacité et la fragilité des gels. Le comportement mécanique des différentes classes de gels dans les régimes linéaires et non linéaires sera étudié à l'aide de techniques d'indentation (tâche 2). Les tâches 3 et 4 sont consacrées à la caractérisation du comportement des différents types de billes lorsqu'elles sont soumises à des contraintes modérées (tâche 3) ou extrêmes (tâche 4). Dans la tâche 3, le séchage, le gonflement, et éventuellement plusieurs cycles de séchage et de gonflement, seront étudiés avec une approche multi-échelles, rassemblant des informations structurelles macroscopiques sur les instabilités développées par la bille et des informations dynamiques microscopiques sur les réarrangements des colloïdes formant le réseau. Dans la tâche 4, nous étudierons le comportement des billes de gel lors de leur impact sur une surface répulsive. Des informations macroscopiques sur le processus de fragmentation subi par les billes seront acquises ici, mais à un régime radicalement différent de celui exploré dans le protocole de séchage / gonflement, car la poroélasticité ne joue aucun rôle en raison de la très courte durée de l'expérience. Enfin, la tâche 5 vise à fournir une rationalisation du comportement des billes de gel sous contrainte en fonction des propriétés mécaniques linéaires et non linéaires des gels. En outre, le projet comprend également une tâche de coordination (tâche 5) pour assurer le bon déroulement et l’efficacité du projet. Le consortium regroupe deux équipes d’expérimentateurs avec des compétences complémentaires dans la conception et la mécanique de matériaux mous, et dans les instabilités mécaniques et la physique du séchage.

Les substances naturelles (SN) présentent parfois une complexité moléculaire incroyable dont l’origine reste mystérieuse. Les voies biochimiques permettant, à partir de précurseurs simples issus du métabolisme primaire, l’accès à de tels niveaux de complexité sont souvent inconnues. Leur connaissance constitue un défi majeur dont les implications au-delà de la biochimie sont innombrables p ex en synthèse organique. Nous confronterons : i- la compréhension de la complexité moléculaire dans la nature (biosynthèse), ii- l’anticipation de cette complexité moléculaire par des outils informatiques faisant appel à l’intelligence artificielle (rétrobiosynthèse), iii- la réalité de la réactivité chimique au laboratoire. Un cercle vertueux pour la découverte de nouvelles réactions en cascades (pour, p ex, synthèse totale) et de nouvelles SN complexes sera alors amorcé inscrivant clairement la chimie moléculaire et la chimie des SN à l’heure des mégadonnées et de l’apprentissage machine. Plus en détails, c’est autour de la chimie d’alcaloïdes d’origine marine et de structure particulièrement complexe que s’articule le projet. Une réaction de la chimie organique – la réaction de Chichibabin formant des pyridines – est prise comme modèle car elle peut être postulée dans la biosynthèse de plusieurs alcaloïdes dont les haouamines et les araiosamines. Quatre axes seront étudiés permettant de développer autour d’exemples concrets toute la philosophie du projet.

Les grayananes et kalmanes sont deux familles de diterpenoïdes possédant des activités biologiques prometteuses. Chaque famille comporte un grand nombre de molécules avec un même squelette carboné, et divers degrés d'oxydation. Le projet vise à développer une stratégie flexible de type "synthèse totale collective" pour accéder à un grand nombre de produits naturels de ses deux familles de façon efficace. Pour cela, la stratégie s'appuie sur un intermédiaire commun aux deux familles. La différenciation entre les deux familles se fera grâce à une étape-clé de cascade entre un réarrangement de Wolff et une cyclisation de Prins, qui fera l'objet d'un développement méthodologique. La diversité au sein de chaque famille sera introduite en fin de synthèse par des oxydations dirigées, chimio- et stéréosélectives. L'accès à ces produits naturels permettra d'étudier de façon plus approfondie les activités biologiques des molécules les plus récemment isolées.

Dans un contexte actuel de réduction des déchets, la catalyse et plus particulièrement la biocatalyse répondent aux besoins d’une chimie plus durable. La présence d’amines chirales dans de nombreux intermédiaires de synthèse de composés utilisés en pharmacologie, agronomie, ou d’autres industries, justifie la recherche de méthodes biocatalytiques d’accès à ces molécules. Les amines déshydrogénases (AmDHs), catalysant l’amination réductrice asymétrique de cétones par seules utilisations d’une source d’amine peu couteuse, l’ammoniac, et d’un cofacteur régénérable, sont une des solutions les plus prometteuses. La découverte d’AmDHs natives, par le coordinateur du projet MODAMDH et ses collaborateurs, a permis d’assigner les premiers gènes à cette fonction, élargissant ainsi ce panel d’enzymes précédemment restreint aux enzymes modifiées par ingénierie. Pour répondre aux critères de développement des biocatalyseurs dans l’industrie, en particulier leur stabilité, activité, sélectivité, spécificité ou encore spectres de substrats, des nouvelles enzymes sont à trouver. L’exploration des données génomiques et surtout métagénomiques est une des voies d’accès privilégiées pour accéder à des séquences protéiques diverses et donc potentiellement source de caractéristiques enzymatiques variées. Les stratégies basées uniquement sur l’alignement deux à deux de séquences primaires permettent de découvrir de nombreuses enzymes répondant aux besoins mais appartenant généralement à des familles déjà identifiées. Le projet MODAMDH a pour objectif de cribler la biodiversité par deux approches plus novatrices basées sur la recherche d’homologues lointains et de topologies tridimensionnelles de sites actifs au sein de données génomiques et métagénomiques préalablement filtrées. Ceci permettra d’élargir les châssis enzymatiques catalysant l’amination réductrice et d’accéder à des homologues aux structures variées, présentant des caractéristiques étendues, en particulier en termes de spectre de substrat ou de stéréosélectivités complémentaires. L’analyse structurale de l’ensemble des AmDHs validées expérimentalement permettra de proposer des travaux d’ingénierie protéique nécessaires pour favoriser l’utilisation en synthèse de ces biocatalyseurs. Les résultats attendus permettront aussi un essor de ces méthodes de recherche au sein de la communauté de biocatalyse en favorisant d’autant plus les progrès des outils bio-informatiques associés.

Compte tenu de l’impact environnemental et des pénuries à venir en ressources fossiles, le développement de matériaux obtenus à partir de ressources renouvelables est devenu un enjeu majeur. L’objectif de ce projet est de mettre l’organocatalyse au service de la polymérisation par ouverture de cycle, pour la synthèse de polymères biosourcés. L’approche organocatalytique, qui n’a pas été beaucoup explorée à ce jour, sera complémentaire à court terme, et remplacera à long terme, les méthodes de catalyses organométalliques de façon éco-compatible. Nous développerons la co-polymérisation de dérivés de l’anhydride succinique et d’époxydes issus de ressources renouvelables, via des réactions par ouvertures de cycles. L’anhydride succinique et ses dérivés ont été peu utilisés dans ce domaine, et leurs co-polymérisations avec des époxydes devraient permettre l’accès à de nouveaux matériaux possédant des microstructures à propriétés modulables.

Les terres rares sont des éléments stratégiques pour la décarbonisation de l'énergie. Les technologies qui les utilisent en tant que ressources varient des éoliennes aux moteurs électriques hybrides, principalement en raison de leurs propriétés magnétiques performantes. Ainsi, en tant que matière première non renouvelable, l’industrie des aimants développée autour d’elles devra rationaliser leur utilisation. Les questions importantes sont de savoir comment miniaturiser les aimants et comment les recycler. Une bonne compréhension de leur chimie aidera grandement à résoudre ces problèmes: l'étude de leur chimie physique permet la rationalisation de leurs propriétés magnétiques, première étape pour envisager leur amélioration, tout en une bonne connaissance de leur dynamique en solution avec divers environnements (ligand, solvants) aide à concevoir une méthode adaptée pour leur recyclage. La méthodologie globale proposée dans le présent document viendra renforcer ces grands défis dans les deux aspects: méthodologie de synthèse en chimie organométallique pour la conception spécifique d’aimants monomoléculaires performants à haute température de blocage. Nous cherchons à utiliser un grand ligand monoanionique sous-utilisé: le ligand cyclononatétraényle (Cnt), capable de subir des commutations d’hapticité en fonction de diverses conditions et contraintes. En raison de sa nature monoanionique, il est adapté aux lanthanides de basse valence, mais également aux lanthanides trivalents en association avec le ligand cyclooctatétraényle (Cot), ligand classique de la chimie organométallique. Nous envisageons de synthétiser une collection de composés de lanthanides organométalliques avec divers éléments de lanthanides à différents états d’oxydation et de différentes géométries, grâce à la grande taille du ligand cnt, qui permet les commutations d’hapticité (WP1). La méthodologie de synthèse utilisera des approches originales telles que l'isomérisation induite par un solvant et les commutations d'hapticité induits par un solvant. L'utilisation de ces nouvelles méthodes et l'étude de la dynamique du ligand Cnt doivent être rationalisées par des caractérisations adaptées et des études théoriques (WP2). Un défi important réside dans l'utilisation bénéfique de la méthodologie expérimentale pour pousser la méthodologie théorique et inversement. La conception spécifique de ces composés de lanthanides de géométries variées en fonction du centre métallique permettra d’améliorer leurs propriétés magnétiques et en particulier leurs propriétés de relaxation magnétique. Le défi consiste à étudier et à rationaliser la manière dont (i) la géométrie du ligand et (ii) les propriétés physiques du métal influencent la relaxation magnétique lente dans le but d’augmenter la température de blocage pour atteindre la température de l’azote liquide (77 K) et plus (WP4). Pour accomplir ce défi, une très bonne connaissance de la structure électronique est essentielle. Les outils spectroscopiques (luminescence, EPR) et théoriques seront confrontés. Pour ces molécules avec un grand nombre d'électrons, un couplage spin-orbite important et des effets relativistes forts, la théorie ab initio est très difficile et le développement d'une méthodologie adaptée (WP3) est nécessaire.

Le développement de diodes électroluminescentes émettrices de lumière circulairement polarisée (CP-OLED) utilisant un émetteur chiral est récemment apparu comme une stratégie pertinente en vue de diminuer la consommation énergétique des dispositifs d'affichage et d’accroître leur contraste en comparaison des OLED non polarisées. Cependant, combiner simultanément une forte électroluminescence CP à une forte efficacité du dispositif reste un défi majeur afin d’envisager des applications potentielles en optoélectronique. Récemment, le développement de molécules possédant des propriétés de fluorescence retardée (TADF) a permis d'augmenter considérablement l'efficacité des diodes électroluminescentes conventionnelles. Dans ce contexte, le but de ce projet multidisciplinaire est de concevoir de nouvelles molécules chirales (organiques, organométalliques) présentant une synergie entre les propriétés de TADF et de luminescence circulairement polarisée afin d’élaborer des CP-OLED combinant une électroluminescente fortement polarisée et une efficacité élevée.

La conversion de liaisons C-H en liaisons C-N par insertion de nitrènes est une réaction à économie d’atomes permettant un accès rapide à des molécules à haute valeur ajoutée pour la chimie du vivant et la chimie fine. Les complexes de dirhodium sont parmi les meilleurs catalyseurs de la réaction d’amination d’alcanes par cette voie, malgré la recherche de solutions alternatives avec des métaux de transition plus abondants. Alors que l’insertion intramoléculaire de nitrènes catalysée au rhodium se produit avec de très bons niveaux de régio- et de chimiosélectivité, la version intermoléculaire représente encore un défi à cause de sélectivité et réactivité difficiles à contrôler. La conception de catalyseurs chiraux capables d’induire de bonnes énantiosélectivités dans des conditions oxydantes est aussi un challenge. Ce projet s’inscrit dans la perspective de relever ces défis avec l’incorporation de ligands ferrocéniques rédox-actifs dans des catalyseurs de dirhodium. Cette étude offrira de plus l’opportunité de mieux comprendre le mécanisme d’amination C-H intermoléculaire du point de vue du design des catalyseurs, et l’influence des propriétés électroniques des ligands sur l’efficacité et la sélectivité de ces catalyseurs. L’utilisation du ferrocène comme relais électronique permettra également d’utiliser des oxydants plus doux que les oxydants classiques à base d’iode hypervalent, et d’accéder à de nouveaux catalyseurs chiraux. Le projet CHamRhOx est avant tout de nature fondamentale, son but est de lever les verrous liés à la réaction d’amination C(sp3)-H intermoléculaire et d’étendre son domaine d’application. Il traite en particulier de problèmes liés au développement durable, puisqu’il associe l’utilisation de catalyse, idéalement asymétrique, et la volonté d’utiliser des oxydants plus compatibles avec l’environnement. Des résultats préliminaires, obtenus récemment par une des équipes du consortium, ont montré qu’un complexe de dirhodium possédant un ligand ferrocénique peut effectuer une réaction d’amination C-H intermoléculaire, en gardant la même diastéréosélectivité que le complexe de référence sans ferrocène. Le projet inclut de la synthèse, de la chimie de coordination, des études analytiques et une importante étude en catalyse d’amination C-H.

Le développement de méthodes sélectives de fonctionnalisation de peptides et protéines dans des conditions biocompatibles reste toujours un défi majeure. Nous proposons ici de développer une approche nouvelle basée sur la catalyse au palladium pour une thioconjugaison spécifique de peptides ou de protéines avec divers thiols (y compris du marquage au 35S), dans des conditions compatibles avec les protéines les plus sensibles. L'originalité de cette stratégie repose sur l’approche «tag-and-modify», qui implique l’installation séquentielle de p-iodophénylalanine (pIPhe) sur la protéine en tant qu'une étiquette chimique réactive (le «tag» électrophile, totalement non réactif en l’absence de catalyseur) et sa modification sélective avec divers thiols.

Les matériaux opérant à haute température tiennent leurs propriétés et leur durabilité de microstructures optimisées. L’objectif du projet est d’analyser les phénomènes de diffusion qui sous-tendent les évolutions microstructurales dans les systèmes polyconstitués, en incluant les interactions diffusion-déformation, et de développer des outils de simulation numérique à même d’anticiper ces évolutions. Ceci sera accompli grâce à un modèle multiéchelle, multiphysique, dont le développement sera soutenu par un travail expérimental innovant. Le modèle s’attachera à décrire l’évolution temporelle de systèmes métalliques à gradients de composition, sous l’effet de la diffusion et des équilibres thermodynamique et mécanique locaux. La simulation des éléments de microstructure (pores, phases) à l’échelle du grain (~ 10 µm) servira à étudier les mécanismes de diffusion et à dériver des modèles d’homogénéisation utilisés dans la simulation de polycristaux (~ 100 µm). Cette approche inclura aussi un dialogue entre formulations 1D et 3D, où la formulation 1D est utilisée pour élaborer le modèle de diffusion de base et simuler des systèmes homogénéisés, tandis que la formulation 3D permet de prendre en compte les éléments de microstructure de manière spatialement résolue, ainsi que la multiaxialité de l’état de contrainte. Des expériences de couples de diffusion seront conduites sur des alliages modèles de microstructures contrôlées. Celles-ci seront conçues par degrés de complexité croissants, dans le but d’accompagner des aspects spécifiques du modèle de diffusion. Les champs de déformation locaux résultant de l’interdiffusion seront mesurés à l’aide de marqueurs inertes et de techniques de corrélation d’images, dans le but d’étudier le rôle de la microstructure dans les mécanismes de diffusion. Des couples de diffusion seront également soumis à un chargement mécanique, produisant un test de fluage avec gradient de composition contrôlé, permettant une caractérisation des effets des contraintes mécaniques externes sur la diffusion. L’association des travaux expérimentaux et de modélisation fournira un cadre permettant une meilleure compréhension l’interdiffusion dans les systèmes complexes, y compris les déformations et porosités induites par la diffusion. Cet effort trouvera son application principale dans l’analyse de la durée de vie de structures à parois fines et de systèmes alliage-revêtement, contribuant ainsi au développement accéléré de matériaux et structures plus performants. A long terme, les méthodes proposées dans le projet LEMONADE contribueront aussi à la meilleure intégration du vieillissement microstructural dans les simulations mécaniques complexes.

Les capteurs thermiques de hautes performances, comme les micro-bolomètres de matrices de caméra IR, ou les micro/nanorésonateurs à fort facteur de qualité (horloges de référence, capteurs inertiels…) sont encapsulés dans des micro-boitiers qui doivent rester sous vide poussé (=10-3 mbar) pendant au moins 10 ans, de manière à limiter les pertes thermiques ou les pertes viscoélastiques. Dans un procédé de soudure basse température au niveau du wafer (wafer-level packaging), cela est obtenu par l'utilisation de joints de soudure métalliques étanches et par l'intégration dans la cavité d'un film getter capable de piéger les gaz désorbés et les fuites. Le film getter doit être activé thermiquement, pendant ou après la soudure, pour faire diffuser dans le volume les espèces passivant la surface (oxygène, azote, hydrogène) de manière à rendre cette dernière réactive. Le projet propose d'étudier de nouveaux matériaux en couches minces présentant des propriétés getter compatibles avec les prochaines générations de MEMS encapsulés sous vide. Il implique 3 laboratoires académiques (C2N, IM2NP and CEMHTI), qui ont des savoir-faire complémentaires respectivement en technologie MEMS, caractérisation par rayons X et analyse par faisceau d’ions, ainsi que l'entreprise ULIS, leader européen de la fabrication d'imageurs infrarouge non refroidis pour des applications civiles et militaires. Dans le cadre de ce projet, nous proposons : (i) de répondre au prochain défi de l'industrie du packaging, c'est-à-dire de proposer un getter capable d'absorber l'hydrogène et les hydrocarbures à basse température, grâce à une nouvelle famille de matériaux à base d'yttrium (ii) de développer des techniques de caractérisation in-situ des getter en fonction de la nature de l'environnement, de la température et de la pression, en particulier : la microstructure et les propriétés mécaniques (DRX), l'analyse de surface (XPS), la diffusion en volume d'O, N et H (RBS-NRA-ERDA) et la mesure de capacité et de cinétique de sorption (bâti UHV multi-chambre dédié développé au C2N) (iii) de modéliser les phénomènes de diffusion et de sorption en fonction des propriétés physico-chimiques des matériaux, ce qui posera les bases de futures études sur les getter. (iv) de valider les résultats par l'intégration de films dans des encapsulations, à l'aide d'un procédé industriel permettant le suivi de la pression dans la cavité et l'analyse des gaz résiduels contenus dans cette cavité. (v) de valoriser les résultats par des publications, des brevets et/ou le transfert de la technologie dans l'entreprise ULIS. Au-delà des résultats scientifiques attendus au cours du projet, le consortium formé sera une réelle opportunité de créer en France un pôle d'expertise sur les matériaux getter, dont les compétences iront de la compréhension des phénomènes jusqu'à l'intégration, en passant par la caractérisation.

Comprendre les mécanismes de déformation des matériaux polycristallins qui conduisent à la ruine des structures est un défi majeur en sciences des matériaux. D'importants progrès ont été réalisés durant les vingt dernières années grâce aux techniques expérimentales de pointe et aux méthodes de simulations avancées. Malgré cela, la localisation de la plasticité en bandes de glissement et la propagation d’une déformation localisée au sein d'un agrégat polycristallin restent un problème ouvert. Le plus grand défi étant sans doute notre capacité à produire des observations in situ avec une résolution allant de l'échelle de la dislocation à celle de l'agrégat polycristallin. 3DiPolyPlast vise à répondre à ce défi en combinant d’une part les meilleures techniques de microscopie électronique ou de rayonnement X de haute énergie et, d’autre part, des simulations multi-échelles de la plasticité cristalline. Cette double approche sera appliquée au nickel polycristallin pour lequel les mécanismes élémentaires de déformation sont bien connus. Nous étudierons dans un même volume contenant une centaine de grains, les premiers stades de la déformation plastique, à la fois en surface et au cœur du matériau. Grâce à la jouvence technique du synchrotron européen prévue en 2020, pour la première fois, l’observation 3D de cette plasticité deviendra possible de façon répétée après plusieurs incréments de déformation et avec une résolution atteignant 100 nm. Nos observations expérimentales seront ensuite comparées à des simulations réalisées sur des copies numériques des microstructures 3D mesurées. Dans l'approche de simulation multi-échelles proposée, des simulations de dynamique des dislocations (DD) seront mises en oeuvre afin de modéliser les propriétés individuelles et collectives des dislocations à l'échelle mésoscopique. Ainsi, ces simulations reproduiront de manière naturelle les concentrations de contraintes à l'origine de la localisation de la déformation en bandes de glissement dans un grain. Modéliser fidèlement un agrégat polycristallin avec cette technique reste un large défi et pour cela nous utiliserons l'approche dite du modèle discret-continue (DCM) qui couple une simulation de plasticité cristalline continue résolue par éléments finis sur le polycristal complet avec une simulation DD d'un grain en son sein. En transformant la cartographie 3D d'orientation de chaque éprouvette en un maillage utilisable par les simulations DCM, une comparaison fine pourra être établie avec les essais in situ. L'analyse numérique des différentes conditions expérimentales permettra de statuer sur les mécanismes physiques de localisation de la déformation et de la propagation de la plasticité de grain en grain. Ce travail ouvrira la voie à une description plus précise et plus physique des lois constitutives de la plasticité cristalline. Les ambitions clés de ce projet peuvent être résumées par les 4 points suivants : 1. repousser les frontières de la caractérisation volumique de la plasticité 2. déterminer la contribution des bandes de glissement et de leur localisation dans la plasticité de grains individuels 3. identifier les mécanismes à la base de la propagation de la plasticité dans le polycristal 4. améliorer la modélisation mésoscopique de la plasticité cristalline en utilisant des microstructures réelles 3D

Le but du projet EMERGE est de concevoir des matériaux multifonctionnels en associant des matériaux hybrides de type Metal-Organic Frameworks (MOFs) et des composantes biologiques (enzyme, micro-organismes). L’objectif est de développer un nouveau type de matrice de bio-immobilisation où le MOF permettra à la fois d’encapsuler la composante biologique et d’améliorer son activité catalytique. Ces matériaux seront étudiés pour deux applications : la détection et la dégradation d’antibiotiques rémanents dans l'eau. Nous explorerons le procédé d’impression par jet d’encre afin de déposer les matériaux bio-hybrides et de concevoir des capteurs sur papier. Des matériaux originaux bacterie-MOF seront élaborés pour une dégradation efficace des antibiotiques.

Le projet SPLENDID2 répond à des défis d’actualité en proposant des solutions laser innovantes dans le moyen infrarouge, nécessaires à la généralisation des procédés de traitement des matériaux mous dans l’industrie ainsi que l’ablation et la découpe des tissus en chirurgie. Ces développements sont également très attendus pour des applications scientifiques notamment pour l’étude de la matière sous des champs forts. Ce projet collaboratif de 36 mois, associe les contributions originales et complémentaires de quatre partenaires académiques CIMAP, IRCP, LCF et CORIA. Les partenaires travaillent sur le développement de sources laser ultrarapides et d’amplificateurs solides efficaces avec des performances sans précédent en termes d’énergie et de haute cadence, opérant en régime femtoseconde dans le MIR au-delà de 2 µm, en particulier autour de 2,3 µm et 2,8 µm. A ce jour, il n’existe pas de sources laser, ni d’amplificateurs de ce type et ce projet s’avère être un soutien essentiel pour permettre au consortium de devenir pionnier en la matière. Les oscillateurs et amplificateurs laser étudiés au cours de ce projet seront basés sur des monocristaux de CaF2, YLF et CALGO, ainsi que sur des céramiques transparentes de Y2O3 dopés Er ou Tm, qui seront conçus et fabriqués au sein du consortium. Le succès d’un tel projet s’illustrerait à travers le développement de nouveaux outils expérimentaux pour la recherche fondamentale et à moyen terme d’équipements scientifiques et médicaux novateurs. Pour construire des lasers de fortes énergies émettant dans la gamme 2 — 3 µm, nous proposons d’explorer deux gammes de longueurs très prometteuses. Le premier volet du projet repose sur l’exploitation de la transition laser à 2,3 µm de l’ion Tm qui présente une alternative plus intéressante que la transition standard centrée à 1,9 µm qui coïncide avec la bande d’absorption de la vapeur d’eau. Le développement de cette source bénéficiera des savoir-faire du CIMAP et l’IRCP sur les matériaux laser à base de fluorures et d’oxydes. La génération d’impulsions sub-ps approchant le mJ d’énergie est attendue à cette longueur d’onde en exploitant des architectures laser adaptées qui s’appuieront sur les expertises du LCF et du CORIA. Le développement d’architectures hybrides combinant des injecteurs à fibres optiques avec des amplificateurs à cristaux massifs seront privilégiées. Le deuxième volet vise à développer des sources lasers à verrouillage de modes et des amplificateurs de puissance émettant autours de 2,8 µm en exploitant des matrices cristallines dopées erbium. Nos efforts scientifiques et technologiques seront axés sur l'exploration de différentes architectures laser notamment les guides d’ondes qui sont très adaptées pour la production de trains d’impulsions à très hautes cadences. Ceci passera par la définition et la formalisation de différentes stratégies pour la gestion de la dispersion et le mécanisme de verrouillage de modes dans ces oscillateurs. En cas de succès de ces solutions, les résultats constitueront une percée remarquable dans le domaine en ouvrant la voie vers la construction de lasers ultrarapides fortement intégrés et à base d’une technologie de croissance originale. Notre approche basée sur la maitrise de toute la chaine de fabrication allant de la croissance cristalline à l’assemblage et la qualification de sources laser originales dans le Moyen IR recèle un large potentiel de valorisation. Nous porterons une attention particulière à la protection intellectuelle de manière à assurer l'exploitation industrielle de nos innovations.