Projets

Les impacts liés à l'échouage des algues sargasses sur l'arc antillais sont nombreux et divers. De nombreux secteurs de l'économie (tourisme, pêche, dégradations, ...), celui de la santé (pneumologie, ...), celui de la biodiversité, ... sont touchés. Le projet CORSAiR, rassemblant 9 partenaires des Antilles et de France continentale, a pour ambition d'étudier l'impact de ces algues sur les corrosions atmosphérique et marine des matériaux métalliques en intégrant également une approche juridique sur ces aspects précis. En effet, de nombreux citoyens, collectivités municipales s'inquiètent de la dégradation prématurée de nombreux appareillages constitués d'une enveloppe métallique (réfrigérateur, ...) ou plastique (ordinateur, TV, ...) contenant des cartes électroniques. Cela engendre des coûts importants et plonge souvent les individus dans un état de désespoir. Le projet CORSAiR a pour objectifs : i) de quantifier les cinétiques de corrosions, ii) de relier les phénomènes de corrosions à la « présence » des algues sargasses en identifiant les mécanismes de dégradation, iii) de trouver des solutions physicochimiques et de proposer des « aménagements » juridiques, iv) de proposer des pistes de valorisation. Pour mener à bien ce projet, le consortium s’appuiera tout d’abord sur les retours du terrain par l’intermédiaire de 2 structures martiniquaises totalement immergées et à l’écoute de la population et des industriels. Cela permettra de cibler les zones côtières ou de proche intérieur les plus judicieuses d’un point de vue scientifique, de bénéficier d’un réseau de mesures en place et de cerner les demandes émanant des citoyens et des collectivités afin d’y répondre au mieux (approche juridique). Le premier domaine étudié est celui de la corrosion atmosphérique, le deuxième celui de la corrosion marine et le troisième domaine concerne l’approche juridique de cette problématique. La création d'un site web de suivi du projet "grand public" est également prévu.

La datation par le carbone 14 est une méthode qui permet de dater jusqu’à 50 000 ans les matériaux contenant du carbone organique. Le développement de la technique de datation par Spectrométrie de Masse par Accélérateur de particules (SMA) a permis de diminuer considérablement la quantité de matière nécessaire à la réalisation d’une datation. Cependant, pour les œuvres ou objets archéologiques pauvres en carbone, les quantités de matière à échantillonner restent souvent trop volumineuses pour qu’une datation puisse être envisagée. C’est le cas notamment de certains objets ferreux anciens pour lesquels des études précédentes ont révélé des teneurs très faibles en carbone. C’est aussi le cas d’autres matériaux comme le plâtre et le stuc, matériaux de création sculpturale et architecturale, largement répandus depuis les périodes anciennes de l’Archéologie et de l’Histoire de l’Art. Or, actuellement leur datation repose sur les seuls critères stylistiques, qui font débat pour certains corpus. L’objectif du projet est donc de développer un nouveau dispositif instrumental qui sera implanté sur l’installation ARTEMIS du Laboratoire de Mesure du Carbone 14 (LMC14) dépendant du Laboratoire des sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE) et située sur le site du CEA de Saclay (Essonne). Il s’agit de développer une source d’ions permettant l’injection d’échantillons directement sous forme gazeuse, en s’affranchissant de la transformation en graphite solide comme à l’heure actuelle. Cette solution permettra ainsi de réduire considérablement la quantité de carbone nécessaire à la réalisation de la datation par SMA. Les premières applications utilisant l’équipement seront menées en collaboration avec des laboratoires d’archéologie (LAPA), de recherche et restauration des musées de France (C2RMF) et le Musée du Louvre. Le projet PATRIC14 donnera la possibilité de lever les verrous technologiques qui s’opposent à la datation d’échantillons à très faible teneur en carbone. Il permet d’entrevoir des perspectives inédites pour l’histoire de l’Art, l’histoire des techniques et des sociétés anciennes.

Le projet PAMUD vise à doter la communauté francilienne des paléométallurgistes d’une Plateforme d’Acquisitions MUlti-Dimensions (2D, 2.5D et 3D). Le terme paléométallurgiste est ici à prendre au sens le plus large puisque les champs d’études représentés au sein du consortium vont de l’extraction des matières premières à la conception du produit fini et les domaines d’intervention de la fouille archéologique aux prélèvements en laboratoire. Pour rappel, le consortium ici réuni regroupe trois entités aux tutelles diverses, le DIM comptant une dizaine de laboratoires concernés par l’archéométallurgie. Les outils photographiques (2D), d’imagerie de transformation par réflectivité (2.5D) et de modélisation tridimensionnelle (3D) étant aujourd’hui indispensables à la conduite de ces études, le projet PAMUD se propose de les fournir au travers d’un plateau basé au LAPA/NIMBE doublé d’un laboratoire de campagne. Mis au service du consortium porteur de ce projet, et à plus large titre à la communauté francilienne, ce matériel apportera un soutien déterminant à la communauté scientifique.

Le projet Huma3D a pour objectif de doter les laboratoires CHCSC, DYPAC, la Plateforme géomatique de l’EHESS et le programme ArcheoFab d’Arscan d’un Laser Scanner 3D permettant la finalisation de projets de recherche en cours dans le domaine des études culturelles et patrimoniales. Cet équipement permettra également le développement conjoint de projets interlaboratoires portant sur des espaces ou de lieux du patrimoine culturel ou naturel nécessitant une modélisation 3D. Ces projets seront développés dans le cadre du réseau des laboratoires du DIM MAP en interaction étroite avec les dispositifs de formation par la recherche, pilotés dans le cadre des laboratoires à destination des étudiants avancés de niveaux Master et Doctorat.

Le projet DiMCar a pour objectif l’acquisition d’un Système automatisé d’introduction d’échantillons carbonatés, appelé CHS (Carbonate Handling System) qui, couplé à ECHoMICADAS, spectromètre de masse par accélérateur permettra de dater par la méthode du 14C des micro-carbonates (< 100_gC). Il apporte un gain en productivité et la possibilité d’analyser de nouveaux échantillons jusqu’à présent trop petits pour être datés. L’équipement CHS permet l’hydrolyse des carbonates et l’injection de CO2 purifié directement dans ECHoMICADAS via son interface gaz. A la pointe de la technologie, ce couplage CHS-ECHoMICADAS permettra de répondre aux demandes croissantes d’analyses 14C sur les microéchantillons dans les domaines de la Géochronologie et de la Géochimie et de favoriser une recherche innovante appliquée aux Sciences Humaines et aux Sciences de l’Environnement. Les analyses 14C sur les micro-carbonates apporteront des éléments de réponses clés aux questions par exemple i) sur la chronologie des spéléothèmes et des voiles de calcite recouvrant les gravures pariétales ou les représentations de tracées à base de pigments minéraux, en combinant les mesures 14C et les datations 230Th/234U, ii) sur le cadre chronologique des archives continentales permettant l’étude de l’impact de la présence humaine sur, par exemple, l’usage des sols enregistré dans les sédiments lacustres ou les concrétions via respectivement la datation des ostracodes et des cernes des spéléothèmes urbains, iii) sur la correction des âges réservoirs océaniques à appliquer au cours du temps par exemple sur des mollusques marins retrouvés dans des sites archéologiques du littoral, et iv) sur la correction des effets réservoirs (mélanges et/ou interactions avec les eaux souterraines) en milieu lacustre par identification de précipitations authigènes en pleine eau ou aux interfaces.

La conférence internationale inArt 2020 (4th International Conference on Innovation in Art Research and Technology) – reportée du 28 juin-1er juillet 2022 – vise à rassembler des scientifiques de toutes les disciplines concernées par l’étude et la préservation des matériaux du patrimoine culturel : chimistes, physiciens, géologues, biologistes, scientifiques en conservation, conservateurs, historiens, archéologues, etc. Les matériaux anciens nécessitent des approches interdisciplinaires et le développement de méthodologies analytiques spécifiques en raison de leur complexité et de leur hétérogénéité, de la nécessité d’analyses non invasives ou d’un échantillonnage réduit, ou pour simuler des processus d’altération. La conférence souhaite stimuler les discussions entre les participants autour de trois thèmes principaux liés à l’analyse scientifique des artefacts anciens : la connaissance des techniques de réalisation et des matériaux employés ; la compréhension de leurs processus de dégradation et l’utilisation de stratégies de conservation innovantes ; et le développement de nouvelles méthodologies et traitements de données pour leur étude.

Le projet Analyse des éléments en TRAces dans les Matériaux Anciens et Patrimoniaux (ATRAMAP) propose à la communauté du DIM-MAP une nouvelle méthode d’analyse chimique élémentaire couplant ablation laser et spectrométrie de masse (LA-ICP-MS) pour l’analyse de traces et ultratraces dans une large gamme de matériaux d’intérêt patrimonial dont notamment pigments, verres, métaux, scories métallurgiques, terres cuites, roches, et matières dures animales. La technique n’est pas disponible actuellement dans le champ des laboratoires « sciences du Patrimoine » de la région francilienne, or de nombreuses publications en France et à l’étranger montrent clairement qu’elle joue un rôle déterminant pour le développement de nouvelles problématiques liées à la connaissance des matériaux anciens (provenance, caractérisation fine des techniques, relations à l’environnement, altération des matériaux, etc.). Le spectromètre de masse en tandem ICP-MS-MS (dit aussi à triple quadripôle) couplé à un laser à excimère ArF (193 nm) et une cellule d’ablation la plus grande et la plus polyvalente possible, permettra d’analyser tout type d’échantillon solide sans procédure de préparation complexe, sur une gamme d’éléments très large (de la masse 7, lithium à la masse 238, uranium) avec une sensibilité exceptionnelle (meilleure que le ppm). La grande résolution latérale (quelques microns) et en profondeur du laser permettra de traquer inclusions, dépôts et revêtements ténus. Le nouvel appareil offrira un complément appréciable aux techniques disponibles en Île-de-France, dont notamment les techniques d’imagerie chimique proposées par NEW AGLAE et le synchrotron SOLEIL (par exemple PUMA) : profondeur sondée importante, accès aux ultra-traces (dont terres rares), profilage, et même mesure de certains rapports isotopiques.

Le présent projet vise à étendre les capacités analytiques de la plateforme MUSIICS (MUltiScale InfraRed Imaging platform for Complex Systems), de telle sorte qu’elle devienne une plateforme d’imagerie infrarouge multi-échelle, unique au niveau européen, et de rang mondial. Ce faisant, on offrira un accès fléché à la communauté des matériaux anciens. La plateforme sera gérée par le Laboratoire de Chimie Physique avec le soutien d’IPANEMA, et proposera l’analyse par imagerie spectrale d’objets entiers jusqu’à des coupes fines, avec une résolution de quelques nanomètres. Cette extension et les développements afférents ouvrent des opportunités sans précédent pour l’analyse des matériaux patrimoniaux et des collections naturelles, car sont prises en compte les spécificités d’hétérogénéité de composition à plusieurs échelles de ces matériaux. La demande de financement porte sur l’acquisition et la mise en place de 3 spectro-imageurs de nouvelles générations et sur l’aménagement d’une salle dédiée. Plus précisément : - Un imageur infrarouge plein champ, qui sera développé par le porteur et les partenaires de ce projet, permettant de couvrir des champs d’analyse de plusieurs dizaines de centimètres avec une résolution d’une centaine de _m. - Un système photothermique novateur, le microscope MIRAGE, qui permettra d’imager et d’analyser les échantillons avec une résolution 1/2 microns (et ce quelle que soit la longueur d’onde d’analyse) pour couvrir le champ d’investigation du micromètre au millimètre. - Un imageur nanoIR Bruker permettant d’atteindre la résolution du nanomètre. - L’aménagement d’une salle dédiée et localisée au sein d’IPANEMA pour héberger ces instruments. Cette plateforme sera ouverte à la communauté des matériaux anciens en général et aux laboratoires appartenant au DIM Matériaux anciens et patrimoniaux, en particulier à travers des appels à projet dédiés et poursuivra son développement technique et méthodologique de manière dynamique, afin de répondre au mieux aux enjeux soulevés par l’étude des matériaux anciens.

Le projet « Justicia » porte sur la caractérisation d’un colorant dont l’utilisation a été mise en évidence lors de l’analyse des matières picturales du Codex Borbonicus, un manuscrit aztèque du XVIe siècle conservé à l’Assemblée Nationale. Les premières caractérisations menées sur ce manuscrit par spectroscopies de réflexion diffuse, de fluorescence UV et Raman, suggèrent que le colorant est extrait de Justicia spicigera, une plante tinctoriale poussant en Amérique Centrale. Bien que présent dans ce document sous une forme brune, ce colorant est plus traditionnellement rencontré dans des teintes bleues. Cette couleur bleue et sa facilité de préparation ont permis sa large utilisation, dans les objets du patrimoine culturel mésoaméricain, à la place ou en association avec de l’indigo. Cependant, ce colorant (Justicia spicigera) a été peu étudié d’un point de vue chimique et sa composition moléculaire demeure inconnue. Ce travail abordera l’identification moléculaire du/des composés colorants et permettra de spécifier leurs modalités d’extraction, d’application et de caractériser leurs vieillissements. Les composés responsables de la coloration seront séparés et isolés par chromatographie puis caractérisés par une série de méthodes d’analyse : spectroscopies de réflexion diffuse, de fluorescence, IR, Raman, RMN et spectrométrie de Masse. Les échantillons solides seront soumis à un vieillissement artificiel en enceinte climatique, ce qui permettra de déterminer leur vulnérabilité aux facteurs de dégradation en termes de modifications chromatiques, moléculaires et de cinétique. Les résultats de cette étude constitueront un socle solide de connaissance pour l’identification et la conservation de ce colorant dans les objets du patrimoine culturel mésoaméricain et permettront par ailleurs de valider les premières caractérisations effectuées sur le Codex Borbonicus.

Les stromatolites sont des matériaux géo-biologiques particulièrement emblématiques puisqu’ils représentent la plus ancienne manifestation des interactions minéral/vivant, vieille de plusieurs milliards d’années. Ils jalonnent de plus l’ensemble de l’histoire de la Terre et ont reçu une attention particulière pour les informations qu’ils peuvent livrer sur la paléobiodiversité microbienne et les paléoenvironnements. Cependant, alors que notre compréhension de la façon de tirer ces informations et de les interpréter est dépendante de notre connaissance d’analogues actuels, cette dernière reste très lacunaire. Ainsi, des modèles actuels de stromatolites marins et lacustres sont bien connus, mais nous n’avons pas à ce jour d’analogues d’environnements lagunaires où les variations physico-chimiques comme la salinité par exemple sont particulièrement fortes. Suite à notre découverte récente de stromatolites lagunaires actuels en Sardaigne, nous proposons ce projet de thèse qui étudiera la minéralogie et la chimie de ces matériaux de l’échelle macroscopique jusqu’à l’échelle microscopique et les comparera à des stromatolites fossiles du Messinien (~6 Ma) abondamment trouvés dans le bassin méditerranéen et dont l’origine lagunaire est suspectée mais encore incertaine. Les variations minéralogiques soulignant les laminations et leur composition chimique (trace, isotopes), utilisés comme des traceurs précieux des conditions de formation des minéraux seront analysées. L’évaluation de la distribution spatiale de ces éléments permettra de montrer si ces matériaux ont enregistré la variabilité physico-chimique inhérente à leur environnement de formation. Les étapes de fossilisation des microorganismes marquées par l’encroûtement et/ou le remplacement de cellules par des minéraux seront caractérisées jusqu’à l’échelle nanométrique et leur traces comparées à celles trouvées dans les échantillons anciens.

Le Tigray, région du nord de l’Éthiopie, recèle un grand nombre de sites creusés dans la roche, témoins de l’époque médiévale. Toutefois, ces monuments sont difficiles à dater, car peu de sources écrites les mentionnent, et rares sont les mobiliers en bois ayant fait l’objet de datation carbone 14. Ils semblent avoir été creusés entre le VIIe siècle et le XIIIe siècle et sont quasiment les seules sources pour comprendre les communautés villageoises de cette époque d’un point vue social et culturel. Le projet Troglopie vise à étudier la matérialité de ces monuments rupestres éthiopiens, le plus souvent des églises aujourd’hui, pour mettre en lumière les phénomènes de christianisation de l’Éthiopie entre les VIe et XVe siècles. Il questionne également les processus de transmission ou de non-transmission des techniques de creusement rupestre sur le temps long dans la mesure où la pratique rupestre est encore vivace dans cette région. Il s’agit de partir d’une étude technique des monuments, associée à l’analyse des propriétés de la roche tout en menant des enquêtes ethnoscientifiques pour mettre en lumière les méthodes de creusement et les adaptations aux contraintes environnementales et culturelles. Plus largement, le projet souhaite identifier ceux qui creusaient la roche en Ethiopie et comment les techniques et les monuments ont évolué jusqu’à nos jours. Le projet met en oeuvre une méthodologie pluridisciplinaire mobilisant la tracéologie, la géologie, l’histoire, l’hydrogéologie, la géotechnique et les ethnosciences pour répondre à quatre questions : où ont été creusées les églises rupestres par rapport aux spécificités géologiques ? Quelles sont les techniques mises en oeuvre pour les réaliser ? Qui sont les acteurs de ces chantiers ? Y a-t-il une évolution des techniques de creusement qui permettrait de caractériser les communautés par le prisme d’une pratique troglodytique ?

Développée ces dernières années par le LAPA et le LMC14, la datation directe des alliages ferreux anciens par le 14C a permis de fournir un cadre chronologique fiable et parfois inédit à plusieurs études archéologiques et historiques du début de l’âge du fer jusqu’au Moyen Age. Néanmoins, cette méthodologie est adaptée au métal sain, ce qui exclut aujourd’hui la possibilité de dater des objets entièrement corrodés pourtant nombreux en archéologie. L’objectif du stage est de mettre en place et tester un protocole de datation par le 14C des éléments carburés présents dans les produits de corrosion, en s’appuyant sur une méthode locale de caractérisation des profils de corrosion. L’étudiant travaillera sur un corpus de 10 échantillons archéologiques de référence, préalablement sélectionné, couvrant plusieurs périodes et provenant de différents milieux d’enfouissement ou d’immersion. Il s’appuiera aussi sur des échantillons déjà datés dans le cadre d’études précédentes et présentant à la fois du métal sain et corrodé. L’étudiant utilisera les techniques de microscopie optique, spectroscopie Raman et diffraction des RX disponibles au LAPA pour décrire les systèmes de corrosion de ces références. Il réalisera les prélèvements dans les zones carburées identifiées dans les parties saines ainsi que dans les produits carbonés néo-formés pour une comparaison des résultats de datation. Enfin, il effectuera les extractions de carbone pour le 14C et participera à l’exploitation des mesures au LMC14.

Dans une première partie le stage consistera en une étude expérimentale des morphologies de craquelures formées lors d’un appui avec une sphère rigide en fonction des propriétés mécaniques du système couche/sous-couche et de la force appliquée. Le système modèle sera une couche constituée de pigments bien calibrés solidifiée sur une toile et sur une membrane élastique jouant le rôle de sous-couche. Les propriétés mécaniques de chaque couche seront caractérisées par micro-indentation. Les forces appliquées lors de l’impact ou de l’appui seront mesurées à l’aide d’un dynamomètre numérique de précision. Les résultats sur les expériences seront confrontés à des analyses d’images de craquelures en étoile ou en cercles: cette partie s’effectuera en consultant un corpus d’œuvres de la base EROS au C2RMF sur une période qui sera défini au préalable. Les analyses seront effectuées sur des images multispectrales et permettra de déceler les craquelures liées à un impact ou appui frontal ou de revers. Le stage pourra ensuite être complété par une modélisation des formes de craquelures. Une étude bibliographique sera suivie par une partie théorique permettant de déduire des formes de craquelures (cercles concentriques, étoiles à plusieurs branches) la relation entre force appliquée et propriétés de la matière picturale. La base théorique concernera une minimisation de l’énergie élastique par un calcul analytique.

Le projet Troglopie s’attache à alimenter notre connaissance de l’histoire médiévale de la région du Tigray, à travers l’étude des églises rupestres creusées dans la roche de ces hauts plateaux éthiopiens. La recherche d’Anaïs Lamesa, post-doctorante DIM Matériaux anciens et patrimoniaux, se concentrera sur les conditions techniques, économiques et sociales de l’édification de ces monuments par l’étude d’un site en particulier. Le film que nous nous proposons de réaliser passera par une rencontre physique avec ce site porteur d’une mémoire vivante. Nous irons tourner sur place pour capter l’identité forte de ces lieux, pour en rencontrer les acteurs (Moine, fidèles, ouvriers) et interroger la pierre à travers le travail de tracéologie d’Anaïs. Nous souhaitons transmettre au spectateur, à la fois, une perception sensible des lieux et une compréhension des enjeux de cette aventure scientifique. Nous avons le souci de restituer de manière pédagogique les acquis du processus de recherche en utilisant des outils infographiques. Nous nous appuierons sur une modélisation 3D de l’église réalisée par l’équipe d’IGECAV, partenaire du projet Troglopie, pour raconter l’évolution du monument dans le temps ou expliciter sa structure. Par des séquences d’animations, nous pourrons évoquer de manière visuelle et concrète les analyses effectuées à partir des traces de creusement dans la roche. Ce film sera, à l’instar de la démarche de la chercheuse, une aventure documentaire dont la narration se confondra avec celle d’un voyage sur une terre lointaine et méconnue.

Le DIM Matériaux anciens et patrimoniaux, en collaboration avec le réseau CAI-RN, organise une journée thématique intitulée Poils et Plumes, autour de son axe « Fossiles et témoins de vie ancienne ». L’événement aura lieu le 15 novembre 2019 à la Grande Galerie de l’Évolution du Muséum national d’histoire naturelle. Poils, plumes, écailles, griffes, cornes… ces productions épidermiques riches en kératine que l’on désigne sous le nom commun de phanères (du grec « visible, apparent ») concernent plusieurs classes de Vertébrés. Chez les animaux qui en sont pourvus, ils remplissent différentes fonctions: protection contre les petites agressions du milieu (pelage, écailles), aide à la régulation thermique, soutien au déplacement (plumes), adaptation des capacités de préhension et de défense (griffes et ongles), etc. La date de la première apparition et l’évolution de ces structures, présentes dans le monde animal depuis des centaines de millions d’années, font l’objet de nombreuses recherches ; le débat actuel sur le rôle des plumes chez les dinosaures en est l’un des exemples les plus connus. Pour les sociétés humaines, depuis la Préhistoire jusqu’à aujourd’hui, les phanères ont constitué des matériaux très appréciés pour leurs propriétés mécaniques, thermiques et esthétiques. Grâce à des techniques variées ils ont été transformés en une multitude de réalisations : tissus, feutres, coiffes, vêtements d’apparat, ornements et bijoux, armes, objets d’art… Aux frontières des patrimoines naturels et culturels, relevant de collections paléontologiques, zoologiques, archéologiques, ethnographiques ou artistiques, les phanères sont source de nombreuses informations quant à leur nature, leur provenance et les conditions de leur acquisition et transformation. Souvent fragiles, ils soulèvent par ailleurs de nombreuses questions relatives à leur conservation. La journée thématique « Poils et plumes » a pour objectif de réunir des spécialistes de différents domaines de l’étude du patrimoine autour de ces matériaux ou objets particuliers afin d‘échanger sur leur apport scientifique tout comme sur les défis qu’ils nous posent du point de vue de leur restauration et de leur exposition.

Zi Surfaces (Zéro Interférence Surfaces), spin-off du laboratoire de biologie situé à l’ENS Paris-Saclay, développe des chimies de surface innovantes appliquées aux biopuces et s’insère dans le marché des biocapteurs. Poser un diagnostic précoce d’une maladie, c’est-à-dire dès l’apparition des premiers symptômes, c’est permettre aux patients de bénéficier rapidement de traitements validés. Ceci implique d’être capable de détecter de très faible quantité ou variation en concentration d’un biomarqueur directement dans les fluides corporels les plus simples à prélever (sang, sérum, urine, salive…). Zi chimie de surface appliquée aux biopuces optimise l’immobilisation de (bio)récepteurs et élimine le bruit de fond pour une lecture directe et sensible des signaux détectés par tous les biocapteurs. Elle est robuste, extrêmement stable, réfractaire aux interactions non-spécifiques et universellement applicables à tous types de biomolécules.

La start-up Spin-Ion Technologies apporte une réponse aux besoins de la transformation numérique. Elle développe une solution innovante pour le traitement des matériaux magnétiques destinée à équiper les lignes de production des MRAMs (Magnetic Random Access Memory), la mémoire numérique du futur. Le procédé est basé sur l’utilisation d’un faisceau d’ions pour traiter les films ultra-minces magnétiques afin d’améliorer leurs performances: en irradiant ces matériaux par des ions, on parvient à corriger leurs défauts structuraux. Les densités de stockage des mémoires MRAM, qui utilisent à ces matériaux déposés en couche ultra-minces, s’en trouvent ainsi décuplées. Spin-Ion Technologies a initié une relation privilégiée avec plusieurs leaders mondiaux dans le domaine du développement des MRAMs. Des partenariats sont en cours d’élaboration avec des équipementiers mondiaux et des fabricants de mémoires.

Voir à travers la matière… C’est la solution proposée par Teratonics pour aider l’industrie à diminuer ses coûts de non-qualité. Grâce à une technologie brevetée, Teratonics commercialise une solution innovante de contrôle non-destructif, à base d’impulsions térahertz (THz) ultrabrèves. Cette technologie peut être déployée directement sur une ligne de production afin d’effectuer des mesures tridimensionnelles et de détecter des défauts dans 100 % de la production, de façon complètement automatisée dans une logique d’industrie 4.0. SHERIFF 4.0 (Système téraHErtz Robotisé, Intelligent et Flexible pour l’industrie du Futur) permet de révéler l’invisible à l’intérieur de nombreux matériaux non conducteurs (plastiques, composites, papier, semi-conducteurs), sans danger pour les opérateurs (car sans rayons X), sans contact et rapidement.

HIRAKLIS est la première solution connectée d’évaluation en situation réelle qui permet aux préparateurs physiques, aux entraîneurs et aux kinésithérapeutes de prendre des décisions stratégiques en termes de suivi, de planification et d’individualisation des entraînements, afin de faire valoir chaque athlète. Composé de différents niveaux d’analyses pour tous les types d’entraînements, le dispositif HIRAKLIS permet de quantifier la charge de travail dans sa globalité, d’effectuer des analyses biomécaniques en temps réel, de suivre de façon rapide et centralisée la progression physique du sportif et de proposer des séances adaptées à ses capacités et à son profil.

HD Rain vise à déployer en France et à l’international une solution innovante de mesure et de prévision des précipitations particulièrement adaptée pour les secteurs de l’agriculture de précision et de l’assurance. Face au changement climatique qui touche désormais 80 % de la population mondiale (sécheresses, crues), HD Rain propose une technologie simple à déployer qui permettra de démocratiser l’accès à la mesure et à la prévision des précipitations. À l’issue du programme de R&D, HD Rain commercialisera des mesures et des prévisions de pluie à haute résolution (500 mètres - 1 minute) et à court terme (prévisions jusqu’à 2 heures), pour un investissement de l’ordre de 60000 euros pour une zone de 40x40 km² à comparer avec des investissements de l’ordre de 400000 euros à 4 millions d’euros pour des infrastructures radars. Les applications pour ces mesures et prévisions concernent de nombreux territoires et secteurs économiques météo-sensibles. Principaux partenaires d’HD Rain au niveau scientifique : l’Institut de Recherche et Développement et Météo-France.

Share My Space propose un ensemble de solutions de gestion du risque lié aux débris spatiaux, de la planification de la mission d’un satellite à la gestion de la fin de vie en orbite. À cause du nombre grandissant de débris spatiaux, les opérateurs de satellites en orbite basse reçoivent plusieurs centaines de messages d’alertes de collision par jour et par satellite. L’objectif du service CALM (collision avoidance by limited maneuvre) de SMS est de fournir un logiciel permettant de filtrer automatiquement les messages d’alerte inutiles et de donner les informations nécessaires pour réaliser une manœuvre d’évitement de collision seulement si nécessaire.

Spark développe un réacteur plasma pour produire de l’hydrogène sur site à partir de méthane et de CO2. Les plasmas froids permettent de garantir une forte efficacité sans utiliser de catalyseurs. Le procédé de reformage peut être décarboné. Il est plus compétitif que les technologies existantes (SMR, électrolyse) pour des débits < 1000 Nm3/h ce qui apporte une forte valeur ajoutée dans les marchés émergents de la Mobilité (stations-service hydrogène), ou de la valorisation d’effluents industriels (mélanges CO2 – CH4) et du biogaz.

GLOBALINTO will provide new measures of intangible assets at the firm level, filling an important gap in measurement which has restricted statistical production, micro-based analysis and evidence-based policymaking. GLOBALINTO will analyse the various potential explanations of the productivity puzzle, both at micro and macro levels. Our work will bring further the earlier work by the EU FP7 Innodrive project to create refined and validated intangible capital data and indicators that can be implemented in official statistics production. Importantly, this also includes the development of measures of public sector intangibles and their impact on innovation and productivity. The analyses in GLOBALINTO are novel, focusing not only on firm behaviour at the micro level but by also being able to observe the common growth characteristics in industries and the role of intangibles for changes in market structure. Broader measurement of intangibles (in particular non-R&D) at the firm level helps to identify new sources of growth to reverse the trend of lower intangible capital deepening after financial crises in 2008. Knowledge on human and intangible capital at the firm-level also helps to promote new intangible capital formation under the ageing population. Such a micro data approach is by definition necessary also in the effort to understand the role of small firms as engines of growth and hindrances for market entry. The analysis also aims to show the global structure and fragmentation of value chains, and their role in innovation, knowledge diffusion and the exploitation of new knowledge. On the basis of empirical results and theoretical advances, GLOBALINTO will also explore and further the role of policy for the mobilisation of intangibles. The ambition of GLOBALINTO is not only to assess productivity potential but to decompose its explanatory factors in a way that offer tools for policies to foster innovation and future growth.

MagnEFi is a training network of European experts assembled to provide enhanced training and education to early stage researchers on the topic of electric field effects on nanoscale magnetic structures. The goal is to train the next generation to work in this fast rising and key field of GreenIT. Electric fields may be applied to nanoscale magnetic structures in a variety of ways: either directly as a voltage gate, coupled via a ferroelectric or piezoelectric material that strains the nanomagnet, or using light. Addressing the effect of electric fields on the properties of nanoscale magnetic structures has become increasingly important in the search for efficient methods of manipulating nanomagnetism. Research in this area is expected ultimately to lead to ultralow power devices for computation and communication with new functionalities. The consortium that has come together to deliver this training is uniquely qualified to do so, consisting of world-leading experts in condensed matter physics and leading private companies, along with a range of associated partners spanning basic research, machine tool development, industrial and consumer products. The consortium provides a rich training environment that is both international and intersectoral, where the fellows will both study at the cutting edge of science and technology, and also come to appreciate the breadth of the field in terms of its intellectual challenges, commercial concerns and relationship to society’s need for ever more powerful information technologies with a reduced environmental footprint. This will enable them, in their future careers, to contribute to the strengthening of both the European Research Area and the European Information and Communication industry, particularly GreenIT, an especially important and growing sector for EU economic development.

Members of the oomycete phylum represent highly problematic crop pathogens and a threat for global food security. For instance, P. infestans is the agent of potato late blight, and P. viticola of grapevine downy mildew. Oomycete infections are currently controlled by frequent applications of copper-based compounds, but the massive use of these compounds leads to pollution, residual toxicity and adverse effects on human health. The discovery of innocuous and reliable alternatives to traditional inorganic fungicides remains challenging and has been set as a high priority by EU and other countries. NoPest aims to develop an environmentally friendly approach for crop protection as an alternative to conventional chemical pesticides. The strategy, inspired by medical and pharmaceutical research, relies on peptide aptamers to counteract oomycetes infections by i) identifying small peptides (linear/cyclic peptide aptamers) that inhibit vital enzymes involved in oomycete cell wall formation and cell stability; ii) optimizing aptamer efficiency through peptidomimetics designed for field applications; iii) searching, using chemo-informatics approaches, for non-peptide small molecules that mimic the activity of aptamers. These objectives will be addressed by selecting peptide aptamers from combinatorial libraries, based on their affinity and specificity for selected protein targets. Key benefits will be i) low probability to select resistant oomycete strains and no risk of co-selection of bacteria resistant to heavy metals; ii) no impact on animal and human health; iii) low environmental impact, as the approach is based on peptides that consist of natural amino-acids; iv) potential to develop additional products that confer antimicrobial resistance to any crop pathogen. Furthermore, in order to make the new molecules competitive in the pesticide market, precision farming non-invasive sensing tools will be developed, leading to reduced pesticide usage for field treatments.

TubInTrain is a Consortium of 7 beneficiaries and 14 partners from 6 European countries joining their forces to train 13 Early Stage Researchers (ESRs) for n European Joint Doctorate. TubInTrain mission is to: - develop an Elite European Doctorate School to train ESRs in the context of neurodegeneration as well as in essential scientific, entrepreneurial and management skills; - create a multidisciplinary and multi-sectorial network for long-term cooperation in the research training of internationally oriented scientists for the global workplace; - train a new generation of cutting-edge researchers/professionals for employment by highly attractive European Institutions. The ESRs will work on an integrated innovative research project focused on the microtubules breakdown associated to neurodegenerative diseases and neurotoxicity. Despite the constant improvement in medical treatments, a significant leap in therapies for such diseases has been lacking for a long time. This calls for an ever-renewing effort in the investigation of their basic pathological mechanisms. This objective will be achieved through fertile collaborations between the partners, which have diverse expertise, ranging from computational chemistry to neurobiology. The Consortium will manage the recruitment/supervision/assessment processes. Each ESR will be co-supervised by two Beneficiaries, delivering the double degree, and a Partner. Two secondments are planned to improve the ESR research and training programs with management skills. ESRs will benefit of lectures/Training Schools/Workshops integrating the local graduate programs. This process coaches ESRs to: rise to challenges, be flexible/adaptable, achieve valuable attributes for today’s knowledge-based environment, be ready for creative and leadership roles in industry/academy/public sectors. All the know-how built up among the Consortium will spread out to external groups through exposures, public engagement, network and outreach activities

Le projet DECAP concerne le développement d’hydrogels à base de polymères originaux en vue de la décontamination douce corporelle externe d’actinides, et ceci au moyen d’un procédé physique. Il s’agit d’un projet en rupture se positionnant dans une recherche à caractère fortement exploratoire qui sera source d’innovations bénéfiques non seulement pour le domaine de la défense mais aussi pour la recherche civile et industrielle. L’objectif est de préparer de nouvelles macromolécules chélatantes de radionucléides avec la synthèse parfaitement maîtrisée de copolymères complexants. Les copolymères synthétisés seront à base de poly(e-caprolactone)s (PCLs) fonctionnalisées par des groupements bis-acide phosphonique, capables de complexer efficacement les radionucléides, et de poly(éthylène glycol) (PEG). Ils conduiront à des hydrogels innovants capables de traiter rapidement et efficacement une contamination de contact externe (peau saine) sans diffusion sous-cutanée. Il est important de mentionner que les polymères PCLs et PEG sont tous deux biocompatibles et approuvés par la « Food and Drug Administration » (FDA). Ces hydrogels, formulés puis caractérisés par rhéologie, présentent l’intérêt d’être adaptés à une situation de terrain (zones de guerre, sites nucléaires, etc.), sans risque d’étalement et sans besoin d’un rinçage à l’eau. Ils seront ainsi plus efficaces, faciles à transporter et conduiront également à des volumes de déchets finaux minimisés et facilement isolables. Un consortium pluridisciplinaire a été élaboré, associant quatre partenaires académiques sélectionnés pour leurs compétences dans différents domaines : synthèse et caractérisation de monomères fonctionnalisés, de biopolymères et de polymères phosphorés, chimie séparative, étude des phénomènes interfaciaux et des propriétés de complexation, matériaux pour le nucléaire, étude physico-chimique de polymères et d’hydrogels pour des applications pharmaceutiques. Ce consortium approprié interagira efficacement sur les différentes étapes du projet : (i) l’élaboration de monomères e-caprolactones judicieusement fonctionnalisés par des groupements bis-esters phosphonés, précurseurs de fonctions bis-acides phosphoniques, (ii) la synthèse de copolymères triblocs à base de poly(e-caprolactone)s bis-acides phosphoniques biocompatibles en optimisant le nombre de groupements complexants, (iii) l’élaboration d’hydrogels à base des copolymères déterminés comme étant biocompatibles et l’étude des hydrogels (propriétés rhéologiques, pénétration cutanée), (iv) la complexation efficace d’actinides pouvant être impliqués dans des accidents nucléaires (contamination « surfacique » d’un individu suite à des opérations en conditions hostiles de type démantèlement, décontamination, interventions en zones) ou dans des attaques terroristes contre des militaires ou des civils. Pour cela, nous étudierons dans un premier temps l’uranium (VI) et le thorium (IV) qui sont des composés intéressants car plus faciles à manipuler pour établir des preuves de concept. Ces deux éléments sont de bons modèles pour « mimer » respectivement le neptunium (V) et le plutonium (IV) qui sont beaucoup plus dangereux et sur lesquels nous travaillerons également lors de quelques manipulations ciblées. Le projet se positionne dans l’axe thématique 7 « Biologie et Biotechnologies » traitant du volet risques nucléaires actuels et émergents d’origine intentionnelle ou accidentelle. Il entre dans le sous-thème « décontamination », plus particulièrement dans la décontamination corporelle douce d’actinides (peau saine).

SPIN-IA est un projet interdisciplinaire dont l’objectif est de développer les fondations d’une puce hybride spintronique/CMOS pour accélérer l’intelligence artificielle. Récemment, l’UMPHy et le C2N, avec la participation de Thales, ont obtenu des résultats pionniers montrant que les jonctions tunnel magnétiques pouvaient réaliser des tâches de reconnaissance de motifs avec des performances remarquables. Un petit réseau de quatre jonctions peut ainsi apprendre à identifier des voyelles prononcées par différents locuteurs avec des taux de reconnaissance supérieurs à 85%. Dans ces démonstrations de laboratoire, les jonctions tunnel magnétiques, qui imitent les neurones, communiquent entre elles par les ondes radiofréquences qu’elles émettent. Cette forme de communication « sans fil », permet d’envisager de réaliser de grands réseaux de neurones fortement connectés, d’autant plus que les jonctions tunnel magnétiques sont de taille nanométrique et peuvent aujourd’hui être fabriquées par milliards sur des circuits CMOS. Dans le projet Astrid SPIN-IA nous souhaitons passer de la preuve de concept en laboratoire au prototype, démontrer que ces systèmes peuvent réaliser des tâches plus complexes telles que la reconnaissance d’images, et développer les circuits RF-CMOS qui permettront d’interfacer les couches de jonctions-neurones en réseaux profonds. Pour ceci, nous avons réuni un consortium qui permettra de réaliser toutes les avancées scientifiques et techniques nécessaires : physique des réseaux de jonctions magnétiques couplées (UMPhy et C2N), conception du système et algorithmes adaptés (C2N, Thales et UMPhy) et conception des circuits RF dédiés (IMS et Thales). A l’issu des deux ans du projet, les démonstrations de SPIN-IA permettront de lancer la réalisation d’une puce co-intégrant densément jonctions tunnel et transistors pour une intelligence artificielle matérielle embarquable, rapide, compacte, consommant peu d’électricité et capable de traiter en temps réel des données importantes pour les applications civiles et militaires.

Le but d'AdvTMR est de lancer une nouvelle génération de capteurs magnétiques à base d'électronique de spin basée sur la combinaison de jonctions tunnel magnétiques performantes et d'une méthode de suppression du bruit basse fréquence inhérent à ces capteurs. Les performances attendues en termes de détectivité sont d'un ordre ou deux ordres de grandeur meilleur par rapport aux capteurs magnétiques existants. Les résultats du projet seront deux capteurs : un magnétomètre 2D de petite taille, très faible consommation fonctionnant jusqu'à 150°C et présentant une détectivité de l'ordre du picoTesla et un capteur refroidi à 77K présentant une détectivité inférieure au femtoTesla. Le travail se répartit entre un laboratoire public et un industriel sur une durée de 3 ans. La validation sera réalisée à l'aide de trois industriels du secteur de la défense.

Le déploiement de réseaux de communication quantique représente un défi auquel le projet LIGHT apporte des solutions originales. Son application principale, la distribution quantique de clef (QKD), offre la garantie d'une sécurité inconditionnelle en s'appuyant sur le principe d'indétermination de Heisenberg et sur le théorème de non-clonage. Dans ce contexte, parmi les éléments requis se trouvent des sources des photons uniques et des sources de paires de photons compatibles avec le standard des télécommunications fibrées capable de fonctionner à très haut débit. En effet, la majeure partie des preuves de sécurité s’appuient sur l'utilisation de véritables sources de photons uniques qui s'avèrent être les pièces maîtresses pour le développement de réseaux quantiques où l’intrication est distribuée à grande échelle et haut débit. Dans cette perspective, LIGHT vise à développer à l’échelle française un lien de communication terrestre inviolable combinant des technologies quantiques complémentaires, à savoir des sources innovantes de photons uniques haut-débit associés à des sources non-linéaires de paires de photons intriqués. Pour cela, LIGHT rassemble les meilleures équipes au niveau national et international dans le développement des sources de photons uniques (C2N), des communications quantiques compatibles télécom (INPHYNI) et la première société au niveau international commercialisant des sources de photons uniques efficaces (QUANDELA). La synergie des compétences s'exprimera au travers le développement d'une source de photons uniques compacte, efficace et compatible avec une exploitation dans le domaine de télécommunication et son implémentation au sein d'un lien opérationnel de cryptographie quantique en champ réel (30km), fonctionnant à haut débit. Dans un second temps, la mise en place, le long du même tronçon de fibres, un relais quantique basé sur un protocole avancé de téléportation d'états sera démontré dans le cadre d'une preuve de principe sur un réseau trois points couvrant 30km. Plusieurs défis technologiques et conceptuels seront donc relevés au cours du projet. 1 - La création d'une source semi-conductrice de photons uniques à 900nm présentant une brillance supérieure à 90%, une statistique sub-poissonnienne g(2)(0) inférieur à 10-3 et cadencé 300MHz plus d’un facteur 50 supérieur à l'état de l'art actuel. 2 - La création d'une interface en longueur d'onde, sous la forme d'une puce optique sur niobate de lithium, permettant de convertir les photons au standard des télécommunications avec une efficacité globale supérieure à 50 %. 3 - La distribution quantique d'une clef secrète au sein d'un réseau de fibre existant sur la Côte d'azur via un lien direct ou au travers un protocole de relais quantique en s'appuyant sur des paires de photons intriquées déjà déployées entre plusieurs nœuds. Chacun de ces résultats constituera une première scientifique et technologique au niveau international. En combinant la technologie de rupture des sources de photons uniques à base de boîtes quantiques avec la conversion de fréquence sur puce, nous apporterons la première technologie de sources photons uniques efficaces pour les communications quantiques à haut débit. LIGHT porte donc une avancée technologique majeure pour le développement futur des réseaux quantiques en joignant l’expertise d’équipes de renommée internationale. Enfin, en travaillant en collaboration étroite avec Quandela, société commercialisant des sources de photons uniques efficaces, LIGHT s’assure que les développements technologiques sont compatibles avec un transfert industriel. LIGHT constitue donc la première étape pour doter la France d’une technologie clé pour les communications quantiques grande échelle.

Que ce soit dans le domaine civil ou militaire, la traumatologie sévère est un problème de santé publique qui touche une population jeune avec un impact majeur en termes de mortalité et de morbidité. Le choc hémorragique demeure la première cause de décès des patients traumatisés sévères, soit dans les suites immédiates du traumatisme du fait d'un choc hémorragique incontrôlable, soit dans les suites tardives du traumatisme en rapport avec les dysfonctions d'organes liées à l'hypoperfusion prolongée induite par l'hémorragie. La rhabdomyolyse, secondaire à l'attrition tissulaire traumatique, est fréquemment associée à l'hémorragie et peut entrainer une défaillance d'organe, notamment rénale. Au cours de l'hémorragie, la diminution de la pression transglomérulaire ainsi que la baisse de la perfusion tubulaire (hypoxie tubulaire) entraînent une agression rénale à même de générer une insuffisance rénale aigue. La rhabdomyolyse, quant à elle, exerce son effet délétère rénal à plusieurs niveaux : une vasoconstriction intrarénale, des lésions tubulaires directes par l'intermédiaire d'un stress oxydant excessif, une obstruction de la lumière tubulaire rénale et une inflammation rénale. Les études les plus récentes rapportent des incidences d'insuffisance rénale aigue jusqu'à 50% chez les patients victimes de traumatisme sévère. Dans une série de patients traumatisés militaires français et dans une série de patients traumatisés civiles en Ile de France (données des partenaires du projet), la sévérité du choc hémorragique et l'intensité de la rhabdomyolyse étaient les deux facteurs majeurs associés à la survenue d'une insuffisance rénale aigue. La myoglobine est à l'heure actuelle un des médiateurs principaux de la toxicité rénale de la rhabdomyolyse. Des travaux récents conduits sur vaisseau isolé suggèrent que la myoglobine exacerbe l'effet vasoconstricteur rénal de molécules fortement sécrétées au cours de l'hémorragie. Ceci suggère une synergie délétère entre l'hémorragie et la rhabdomyolyse sur la fonction rénale. Actuellement, il n'existe pas de thérapie ciblant spécifiquement l'action de la rhabdomyolyse (dont la myoglobine) au cours de l'hémorragie traumatique puisque la réanimation de la rhabdomyolyse dans un contexte d'hémorragie traumatique demeure symptomatique par le biais d'une hydratation importante. Nous nous proposons d'identifier les effecteurs précoces les plus délétères de la rhabdomyolyse au cours de l'hémorragie et d'explorer si leur éviction (par adsorption précoce) prévient la dysfonction rénale induite par l'association hémorragie/rhabdomyolyse. Ce travail considèrera l'interaction entre l'hémorragie et la rhabdomyolyse à partir d'un modèle de choc hémorragique porcin au cours duquel les perfusions médullaire et corticale ainsi que l'oxygénation rénale sont bien caractérisées. Nous avons opté pour une approche linéaire et progressive en 3 séries expérimentales. La 1° série expérimentale vise à caractériser l'agression combinée de l'association rhabdomyolyse/choc hémorragique au niveau rénal. Ceci permettra de percevoir l'acmé de cette agression rénale et donc de proposer une stratégie thérapeutique dont le timing est optimal pour prévenir l'insuffisance rénale aigue. La 2° série expérimentale vise à démontrer que la myoglobine est l'élément étiologique majeur de la rhabdomyolyse qui participe à l'agression rénale au cours de l'hémorragie. Ceci permettra d'établir que la myoglobine est une cible d'intérêt pour prévenir l'insuffisance rénale aigue au cours d'une hémorragie. La 3° série expérimentale visera à étudier l'effet de l'hémo-adsorption précoce de la myoglobine sur la perfusion, l'oxygénation et la fonction rénale. L'objectif étant de démontrer l'intérêt thérapeutique d'une stratégie d'épuration pour prévenir la défaillance rénale.

Le brouillard perturbe fortement les transports terrestres, aériens ou maritimes, entraînant des pertes en vies humaines et des coûts financiers importants. Bien prévoir le brouillard est donc un enjeu essentiel pour limiter leur impact sur les activités humaines. Cependant il reste encore beaucoup d’incertitude sur les interactions entre les différents mécanismes pilotant la variabilité du brouillard aux très fines échelles. L’objectif principal du projet SOFOG3D est d’approfondir notre compréhension des processus mis en jeux, afin d’améliorer la prévision du brouillard par les modèles de prévision numérique du temps (PNT). SOFOG3D vise à conduire des études de processus sur des épisodes très bien documentés, en s’appuyant sur la synergie entre des simulations numériques 3D à résolution métrique (LES) et des observations 3D très précises. Une campagne expérimentale se déroulera durant l’hiver 2019/2020 dans le sud-ouest de la France, qui est particulièrement exposé aux épisodes de brouillard,pour fournir une description 3D des propriétés de la couche limite durant ces évènements. La stratégie d’observation consiste à combiner des profils verticaux fournis par des instruments de télédétection innovants (radiomètre micro-ondes - MWR-, radar nuage et lidar Doppler) et par des mesures in-situ sous ballons captifs, avec des observations locales fournies par un réseau de stations de surface, et par une flotte de drones, afin d’explorer les hétérogénéités spatiales du brouillard. Trois domaines imbriqués, de l’échelle régionale (300x200 km) jusqu’à l’échelle locale du super-site (10x10 km) seront instrumentés avec une densité croissante de moyens. Sur le super-site seront réalisées en particulier des mesures radiatives, de flux turbulents de chaleur et d’humidité, des propriétés des aérosols et de la microphysique du brouillard et de dépôt d’eau liquide ; sur trois zones présentant des caractéristiques de surface différentes (types de végétation, nature du sol, cours d’eau, relief), afin d’étudier l’impact des hétérogénéités de surface sur le brouillard et sur l’anisotropie de la turbulence. Un objectif instrumental est aussi d’améliorer la restitution des profils de température, d’humidité et de contenu en eau liquide en combinant les mesures de radar nuage et de MWR. Ces données seront validées à partir des mesures in-situ des ballons captifs, des radio-sondages et des drones. Des simulations LES des cas les mieux documentés seront réalisées afin de fournir une description 3D de la couche de brouillard et de l’atmosphère au dessus. Validées par les observations, elles offriront des diagnostics pertinents pour l’analyse en complément des études expérimentales. Elles permettront de valider des avancées récentes sur les paramétrisations physiques (schémas radiatifs, de turbulence et microphysique à deux moments), et d’évaluer l’impact des hétérogénéités de surface sur le cycle de vie du brouillard. Les études de processus visent à identifier les paramètres clés qui vont déterminer le type de cycle de vie du brouillard, tels que les brouillards optiquement fins ou les brouillards adiabatiques plus épais, les affaissements de stratus ou les stratus persistants, les brouillards se dissipant le jour ou les brouillards persistants. Elles se concentreront notamment sur l’impact de l’entraînement au sommet du brouillard, le bilan d’énergie en surface, l’impact des aérosols sur le refroidissement radiatif et sur la microphysique, et sur la période de dissipation. SOFOG3D apportera ainsi des éléments d’amélioration des paramétrisations physiques pour les modèles de PNT. Enfin, l’impact sur la prévision de l’amélioration des conditions initiales, grâce aux observations combinées de MWR et de radar nuage, sera évalué par assimilation dans un modèle à résolution kilométrique à l’aide d’un schéma d’assimilation variationnelle d’ensemble innovant. Les résultats de SOFOG3D ouvriront ainsi de nouvelles perspectives pour mieux prévoir le brouillard.

Les volcans libèrent de grandes quantités de gaz et de particules dans l'atmosphère. Alors que les impacts du soufre volcanique ont été étudiés intensivement, il est maintenant clair que les halogènes volcaniques peuvent aussi avoir un impact sur l'atmosphère. On sait déjà que les halogènes volcaniques subissent une chimie multiphasique conduisant à de la destruction d'ozone dans la troposphère. De nouvelles analyses d'observations indiquent que des éruptions modérées récentes ont injecté des quantités significatives d'halogènes dans la stratosphère. Dans le cas d'une grande éruption riche en halogènes, cela pourrait entraîner un important appauvrissement d’'ozone stratosphérique et des effets climatiques. Il semble qu'une évaluation complète des impacts de l'activité volcanique sur l'atmosphère et le climat ne devrait pas se limiter au soufre, mais inclure également les halogènes. Pour quantifier les impacts des halogènes volcaniques, il faut retracer leur cycle de la sous-surface profonde à la surface, conduisant à leurs émissions dans l'atmosphère, et caractériser leurs transformations physico-chimiques atmosphériques. Cependant, il reste de grandes incertitudes sur les processus clés. En combinant nos expertises et des outils novateurs, le projet s'attaquera aux questions sur le devenir et impacts des halogènes volcaniques. L'accent est mis sur le brome (à côté de l'iode et du chlore), qui a été peu étudié jusqu'à présent, mais qui peut jouer un rôle potentiellement important dans les perturbations volcaniques. Le projet consiste en 5 tâches réparties sur deux activités. L’activité 1 concerne le cycle profond des halogènes et leurs émissions. Nous effectuerons des expériences à haute pression et à haute température pour caractériser le comportement des halogènes (solubilité, séparation fluide-fusion) en profondeur et dans le réservoir crustal peu profond. En développant des modèles de dégazage basés sur ces données expérimentales, ainsi que sur des mesures de composition des inclusions de fusion, nous quantifierons le transfert d'halogène de la zone de subduction jusqu'à la croûte et finalement jusqu'à la surface. Les émissions volcaniques modélisées seront évaluées par rapport aux observations d'halogènes près des sources volcaniques, en tenant compte de leurs transformations à l'intérieur du cratère et sur le flanc du volcan. Il s'agira d'une entrée essentielle aux études atmosphériques (WP2). WP2 traite de l'impact des halogènes volcaniques sur la composition atmosphérique, notamment la couche d’ozone, et le climat. Nous développerons un système de modélisation imbriqué multi-échelle qui couvrira les échelles et les phases pertinentes du cycle atmosphérique des émissions volcaniques : de la chimie très locale à haute température dans le cratère à la dispersion des panaches réactifs à l'échelle locale/régionale et enfin à la dispersion globale dans la troposphère et la stratosphère. Nous simulerons la chimie des panaches, provenant d'émissions continues ou de petites éruptions récentes, afin d'évaluer les impacts locaux/régionaux et globaux. Les simulations seront évaluées par rapport aux observations sur le terrain et par satellite, notamment sur des études de cas sélectionnés, e.g. les volcans Ambrym (une source énorme d’halogènes) ou Etna. La réponse climatique modélisée sera également comparée aux ré-analyses météorologiques. L'étude des processus et l'analyse des simulations de sensibilité permettra de démêler les différents mécanismes, et d'évaluer les rôles respectifs des halogènes et du soufre, y compris les effets synergiques. Ce projet plutôt exploratoire résultera sur des avancées importantes, sur une modélisation améliorée du dégazage volcanique et sur un système de modélisation atmosphérique multi-échelle validé avec des observations. Tous ces éléments sont nécessaires si l'on veut tenir compte des halogènes volcaniques dans l'évaluation de l'impact de l'activité volcanique sur l'atmosphère et le climat

Le projet vise à développer des méthodes statistiques pour analyser différents types de réseaux écologiques : trophiques, mutualistes, de compétition ou antagonistes et systèmes hôtes-parasites. Nous créons un consortium unique alliant des chercheurs en statistique appliquée avec une longue expérience de la modélisation du vivant et des écologues à l'avant-garde de leur science, pour s'attaquer aux défis de la modélisation statistique avancée des réseaux écologiques. Notre proposition inclut : 1) l'intégration des dimensions temporelles et spatiales dans la modélisation des réseaux écologiques et le développement d'outils de comparaison de réseaux le long de gradients environnementaux ; 2) l'intégration des interactions multiples, en utilisant les informations de covariables disponibles (traits, distributions, phylogénies,...) ; 3) la prise en compte des effets de l'échantillonnage dans nos analyses et 4) la prédiction de réponses de l'écosystème à des changements environnementaux.

Les stromatolites et, plus généralement les microbialites, sont des structures organosédimentaires formées sous l’influence de communautés microbiennes phylogénétiquement et fonctionnellement diverses en interaction avec des facteurs abiotiques. Ils constituent des reservoirs de C (en tant que biomasse et carbonates). Les stromatolites fossiles constituent les traces les plus anciennes de vie sur Terre (~3.7 Ga). Malgré cela, l’identité et les fonctions des microorganismes y associés et les conditions environnementales locales impliquées dans leur formation sont mal comprises. Nous proposons un projet interdisciplinaire à l’interface géologie-chimie-biologie pour comprendre le processus de formation des microbialites actuels de la nano- à la macro-échelle. Nous combinerons des analyses de type ‘omique’ avec des observations en (cryo)microscopie de haute résolution et des analyses morphologiques, minéralogiques et isotopiques sur des cultures dans des expériences de carbonatation et sur des microbialites naturels provenant de plusieurs écosystèmes d’eau douce (lacs mexicains de cratère) afin d’identifier les déterminants de la formation de ces structures.

Bien que les éléments transposables (TE) affectent de façon majeure l’évolution des génomes, les mécanismes permettant leur accumulation restent mal connus. Les modes de reproduction jouent certainement un rôle central, mais l’impact des transitions fréquentes de l’allogamie à l’autogamie reste méconnu. Ce projet vise à déterminer la distribution génomique des nouvelles insertions de TE chez deux espèces allogames Arabidopsis lyrata et A. halleri et à la comparer à celle observée chez leur apparentée autogame, A. thaliana, ainsi que dans certaines populations Nord-Américaines de A. lyrata qui montrent une transition vers l’autogamie. Pour relever le défi lié à l’analyse des séquences répétées telles que les TEs, nous produirons 100 génomes d’A. lyrata et A. halleri issus de l’assemblage de longs fragments. Nous comparerons l’intensité de la sélection naturelle agissant sur les nouvelles insertions entre les trois espèces. En outre, nous analyserons les patrons et vitesses d’accumulation des TEs dans une région clé du génome, le locus-S, qui contient les gènes d’auto-incompatibilité chez les deux espèces allogames. Cette région montre des patrons d’évolution moléculaire similaires à celle des chromosomes sexuels en raison d’une absence de recombinaison, d’une très faible homologie de séquence entre haplotypes d’auto-incompatibilité, et d’un fort taux d’accumulation de TEs. Nos résultats apporteront des réponses inédites quant à la façon dont les modes de reproduction affectent l’activité des TEs. Ce projet devrait également permettre d’élucider le rôle des TEs comme moteurs d’évolution du système de reproduction au travers de leur accumulation au locus-S chez les Brassicaceae et leur rôle potentiel dans l’apparition de petits ARNs impliqués dans le contrôle des relations de dominance entre allèles du locus-S. Les méthodes et paradigmes générés par ce projet devraient trouver de nombreuses applications dans l’étude des espèces présentant un haut niveau d’hétérozygotie et de grands genomes, dont l’homme notamment.

Les éléments transposables (ET) sont des séquences ADN universelles, mobiles et répétées, qui ont un impact majeur sur l’évolution des génomes. Cependant, leur origine, diversité, et leur dynamique évolutive restent encore peu comprises. Le transfert horizontal d’ET (HTT – entre espèces ne se croisant pas) apparaît comme un mécanisme primordial du cycle de vie des ET. Encore faut-il qu’il soit suivi d’une amplification efficace des éléments, qui peut être empêchée par des systèmes de régulation ou d’autres facteurs spécifiques de l’hôte. Nos travaux récents ont montré que (i) Les HTT entre insectes sont bien plus fréquents que ce que l’on pensait, ii) l’invasion des populations après transfert s’avère efficace, mais est fortement affectée par des interactions entre copies. En fait, les facteurs qui conditionnent le succès d’un transfert restent mal compris. Le projet TranspHorizon a pour objectif d’évaluer cinq types de facteurs qui pourraient favoriser soit les transferts, soit l’amplification post-transfert: 1- Distances géographique et phylogénétique Les espèces en sympatrie sont plus susceptibles d’être connectées écologiquement que les espèces éloignées. Ainsi, on s’attend à un nombre plus élevé de transfert lorsque la distance géographique entre populations diminue. De même, la proximité phylogénétique de deux espèces devrait s’accompagner d’une meilleure compatibilité entre ET et cellules hôtes réceptrices, et donc d’une meilleure chance de succès. 2- Caractéristiques de la population hôte Le contenu en ET varie entre les espèces, tant en quantité (fraction du génome) qu’en qualité (proportion relative des différentes familles). Cette diversité pourrait s’expliquer, en partie, par la démographie et les traits d’histoire de vie des populations (par exemple la taille des populations ou le temps de génération). 3- Caractéristiques des ET Les différents ET se distinguent par leur mode de transposition mais aussi par leur dépendance pour des facteurs de l’hôte, leur capacité à transférer d’une cellule à l’autre, et leur propension à s’insérer dans des régions spécifiques du génome (tels que les clusters de piRNA). Toutes ces différences ont certainement un impact sur le succès du transfert horizontal. 4- Autres éléments et endosymbiontes La dynamique, l’activité et les interactions parmi les familles d’ET sont souvent comparées à celles des espèces au sein des écosystèmes. Il a été montré que de fortes interactions existent entre copies autonomes et non-autonomes d’une même famille. Cependant, peu de données existent concernant les effets de la présence d’ET non apparentés, ou encore d’autres d’entités génétiques parasites, telles que les bactéries Wolbachia par exemple. 5- Emergence des voies de régulation Les clusters de piARN sont des locus génomiques riches en ET, qui répriment la transposition via la production de petits ARNs. Ces clusters dont la composition varie entre populations, correspondent à des pièges a transposons: l’insertion d’une copie dans un cluster peut permettre la production de petits ARNs et enclencher la régulation. Le temps nécessaire à l’établissement de la régulation doit donc dépendre de la probabilité de s’insérer dans ces régions, du taux de transposition et de la taille relative des clusters par rapport à la taille des génomes. Pour répondre à ces questions, ce projet combinera différentes approches (écologie, échantillonnage de terrain, biologie moléculaire, séquençage de génomes, bioinformatique, mathématiques, et évolution expérimentale), et s’organisera en deux parties complémentaires. Dans la partie 1, nous testerons si les distances géographique ou phylogénétique influencent la probabilité de transfert entre insectes. Dans la partie 2, nous caractériserons de manière théorique et empirique la dynamique d’amplification post-transfert (nombre de copies, fréquences d’insertions, émergence des voies de régulations) pour différents éléments et dans des conditions variées de populations.

Les changements globaux sont à l’origine d’une modification des écosystèmes et de leurs fonctionnements ce qui se traduit directement par l’extinction d’espèces et le changement de composition fonctionnel et indirectement par l’altération des services qu’ils délivrent. La modélisation des effets de ces changements sur la biodiversité et les services écosystémiques est un champ de recherche actif qui suscite des attentes fortes de la part des agences de conservation nationales ou internationales, des gestionnaires de la biodiversité ou encore des associations de conservation. Pourtant la plupart de ces modèles ignorent des mécanismes simples comme les interactions biotiques. Or, la biodiversité n’est pas simplement la somme des espèces qui la constituent, elle est aussi le fruit de leurs interactions qui forment des assemblages avec des caractéristiques fonctionnelles et évolutives variables tout en partageant les mêmes conditions environnementales. Les modèles ne prenant pas en compte ces mécanismes fondamentaux risquent de produire des prédictions erronées quant à l’impact du changement global sur la biodiversité et les services. Combler ce manque nécessite des approches multi-échelles qui englobent différents champs de l’écologie et de la statistique et cela en accord avec les décideurs politiques pour s’assurer que les résultats de la recherche soient mis en œuvre. Des modèles statistiques récents – appelés modèles de distribution multi-espèces (MDME) – permettent de comprendre et de prédire la distribution des espèces sur la base de données environnementales et spatiales tout en tenant compte de l’effet des autres espèces. Ces modèles structurent la biodiversité de manière hiérarchique à l’échelle de l’espèce, du groupe fonctionnel ou de la communauté et permettent de prendre en compte les dépendances entre espèces au travers, par exemple de leurs phylogénies. Ils généralisent et unifient les approches classiquement utilisées en écologie des communautés et en biologie de la conservation et sont désormais employés aussi pour modéliser les synergies ou compromis entre les services écosystémiques. Aussi prometteur soient-ils, un certain nombre de verrous importants sont à lever tant sur le plan écologique que statistique. Premièrement, il manque une classification et une nomenclature claire notamment associée aux hypothèses écologiques et statistiques sur lesquelles ils reposent. Deuxièmement, ces modèles doivent encore être testés de manière rigoureuse sur des données réelles et simulées. Ils permettent, par exemple, d’estimer des corrélations entre espèces. Celles-ci sont-elles le reflet des interactions entre espèces ? Troisièmement, des outils mathématiques doivent être développés pour mieux relier ces modèles aux différents domaines de l’écologie ou encore pour les utiliser de façon plus efficace et plus sûre. Enfin, les MDME, qui restent à l’heure actuelle des objets de recherche, n’ont encore été que peu confrontés à des questions pratiques telles que l’identification de zones de conservations ou encore la création de nouveaux indicateurs de biodiversité. Dans GAMBAS, nous analyserons plus particulièrement cinq jeux de données, qui seront à la fois source d’inspiration et formeront les premiers cas concrets d’application de nos développements. Le projet GAMBAS rassemble un collectif composé d'écologues intéressés par les aspects quantitatifs et de mathématiciens orientés vers l’écologie. Ils sont accompagnés par un groupe d’experts composés pour une part de chargés de mission des ministères, pour une autre de personnalités de la société civile. Ensemble, ils se sont donnés pour objectif de développer les MDME et de promouvoir leur utilisation dans les domaines de l’écologie des communautés, de la biogéographie ou encore de la biologie de la conservation.

Provenant de sources naturelles telles que les sites marins hydrothermaux ou d’activités anthropiques, les éléments métalliques sont présents dans les Océans, les eaux douces et le biote, jusqu’en Arctique et Antarctique. L’intérêt pour le dosage des métaux est motivé par diverses applications : surveillance environnementale dans le cadre de la Directive cadre sur l’eau (Directive 2000/60/CE) et la Directive cadre stratégie milieu marin (2008/56/CE), études biogéochimiques portant sur les sites hydrothermaux, impact de l’exploitation potentielle de sites riches en sulfure par l’industrie minière… Dans ce contexte, des méthodes de dosage des éléments métalliques ont été développées et sont régulièrement effectuées en routine. Cependant, la plupart de ces analyses est menée en laboratoire après collecte, transport et stockage des échantillons. Cette méthodologie fournit des jeux de données précis mais souffrant d’une faible résolution spatiale et temporelle. Ainsi, il est nécessaire de disposer de capteurs de terrain robustes et sensibles pour compléter ces données. Le but du projet SURIMI est de développer des capteurs de multi-éléments métalliques capables d’effectuer des analyses dans des milieux allant du laboratoire aux conditions les plus dures telles que les abysses ou mers polaires. Deux applications sont concernées : 1. la surveillance de la pollution des eaux douces au Cd, Hg, Pb et Ni : un système de laboratoire et un de terrain seront élaborés et industriellement valorisés par la PME Klearia. 2. des études océanographiques sur Ni, Cu, Zn et Hg : un système sous-marin permettant une évaluation rapide des concentrations de ces éléments en eau de mer sera développé et testé. Les instruments seront capables de doser les quatre éléments métalliques différents simultanément et à des concentrations aussi faibles que le nM toutes les 5 min. Pour atteindre ces objectifs, le consortium sera composé de sept partenaires : deux établissements publics à caractère industriel et commercial (Ifremer et BRGM), une PME (Klearia), quatre laboratoires académiques, y compris des unités mixtes internationales du CNRS (Laboratoire d’Analyse les Sciences Bioanalytiques et Miniaturisation à l’ESCPI Paris et Laboratoire Charles Fabry de l’Institut d’optique Graduate School, Laboratoire Nanotechnologies et Nanosystèmes et TAKUVIK). Les instruments combineront des technologies de pointe robustes et fiables. Ils consisteront en un transducteur reposant sur l’Imagerie de Résonance des Plasmon de Surface (IRPS) fonctionnalisé par des Polymères à Empreinte Ionique (PEI). Un Système IRPS est capable de détecter plusieurs molécules cibles et de déterminer leur concentration simultanément. Sa spécificité et sa sensibilité dépendent la couche de fonctionnalisation, dont le rôle est de concentrer spécifiquement les molécules cibles sur la surface du transducteur. Les PEI possèdent des sites de reconnaissances capables de se lier de manière sélective à une cible. Ils sont très stables aux acides, bases et solvants organiques et résistent aux hautes températures et pressions, ce qui les rend adaptés aux capteurs pour les environnements hostiles. L’instrument intégrera un circuit microfluidique pour une sensibilité accrue et une faible consommation de réactifs. Le circuit sera fabriqué en verre pour une résistance chimique et thermique élevée. Les caractéristiques des capteurs seront rigoureusement établies en laboratoire et en mésocosme utilisant des échantillons naturels collectés eau douce, en mer et en environnement arctique. Enfin, les systèmes seront déployés pendant des campagnes scientifiques et technologiques d’opportunité. La valorisation industrielle sera ensuite menée par Klearia, soutenue par le BRGM et l’Ifremer. Un nouveau produit devrait être commercialisé à la fin du projet.

La valorisation du CO2 par décharge plasma est utilisée pour convertir le CO2 en CO, lui-même permettant de produire un carburant appelé syngas (gas de synthèse). Ce processus a le potentiel de transformer le CO2 en produits valorisable, son utilisation a par ailleurs été suggérée dans certains systèmes d’énergie neutres en carbone. Toutefois, le succès de cette technique requiert une implémentation énergétiquement efficace, nécessitant une compréhension détaillée de la cinétique chimique du CO2, en particulier de la cinétique de recombinaison spécifique à chaque état vibrationnel. Nous proposons d’utiliser la torche à plasma du laboratoire EM2C du CNRS pour étudier la cinétique de recombinaison du CO/CO2. La torche peut produire un plasma de CO2 en équilibre à une température comprise entre 7000 et 9000 K. En sortie, le plasma traverse un tube refroidi par eau, forçant la recombinaison rapide. Nous avons déjà utilisé cette méthode avec succès pour étudier la cinétique de recombinaison d'un plasma d'azote. Des diagnostics optiques permettent d’étudier les éléments pertinents de la dynamique de recombinaison et d’extraire des taux de recombinaison spécifiques à chaque état par comparaison à des modèles cinétiques. L’objectif ici est d’utiliser des mesures de concentration d'espèces et de température dans un plasma de recombinaison de CO2. Ces mesures seront effectuées en utilisant à la fois la spectroscopie d’émission et des techniques lasers (LIF). Les données vibrationnellement spécifiques nous fourniront des informations permettant de valider des modèles et de contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes de cinétique à la base de la valorisation de CO2 par décharge plasma.

Le partage du risque entre sphères publique et privée est une question économique cruciale pour le développement des énergies renouvelables. A cet égard, il y a beaucoup d’hétérogénéité à travers le monde et nul signe de convergence. Dans de nombreux pays, les contrats sont des tarifs d’achat où les producteurs sont entièrement assurés contre les fluctuations des prix sur les marchés. Néanmoins, certains pays comme l’Allemagne s’en sont détournés récemment. A l’opposé, les subventions sous forme de prime de marché transfèrent le risque marché sur les producteurs dans la mesure où ces primes correspondent à des compléments de rémunération qui s’ajoutent à la vente sur les marchés par les producteurs. Concernant les risques sur les quantités produites (résultant des risques climatique et des erreurs de prévision sur les sites), les producteurs ne sont pas couverts en général, hormis à quelques exceptions près comme en France, au Brésil ou même en Allemagne depuis 2017. L’objectif du projet est d’analyser les règles de subvention existantes pour le solaire et l’éolien et de proposer des directions possibles pour les améliorer. La règle clef dans un appel d’offres est celle déterminant dans le temps et en fonction des quantités produites, les subventions reçues par les producteurs ayant remporté le dit appel d’offres. Une caractéristique cruciale du contrat est ainsi sa durée qui n’est pas toujours liée à la durée de vie des installations. La question du design des caractéristiques du contrat n’est d’ailleurs pas spécifique aux appels d’offres. Néanmoins dans ces derniers, il se trouve que les termes du contrat peuvent dépendre des soumissions des enchérisseurs. Enfin il ne faut pas perdre de vue que le problème pour la puissance publique n’est pas de promouvoir l’efficacité de façon marginale (par exemple, inciter à la construction d’une centrale ayant le facteur de capacité le plus élevé possible), mais plutôt de guider le marché vers un mix énergétique optimal à l’échelle macro. Ce problème de design de marché est complexe et même à une échelle micro qui est le cœur du projet, ceci dans la mesure où suivant la terminologie économique, il s’agit d’un problème d’incitation avec aléa moral, sélection adverse et aversion pour le risque, une situation qui ne rentre pas dans la boite à outil standard de l’économiste, sans parler des difficultés économétriques pour mettre des chiffres derrières ces effets incitatifs. D’une part, il semble désirable de transférer le risque à la puissance publique dans la mesure où les investisseurs privés font face à des taux d’intérêt plus élevés que celle-ci. D’autre part, il est bien connu en assurance qu’un tel transfert de risque va réduire les incitations des producteurs à faire des efforts, par exemple à installer leurs éoliennes sur les sites les plus ventés. S’ajoute à ce dilemme classique le fait qu’il est bénéfique de choisir les projets des entreprises les plus efficaces et aussi d’encourager ces dernières à répondre aux appels d’offres. L’originalité du projet consiste d’abord à rentrer dans le détail des règles des appels d’offres, en particulier de points qui peuvent sembler du domaine de la sphère « opérationnelle » mais qui sont susceptibles d’être de premier ordre économiquement parlant. De la même façon que l’impact d’une taxe peut être très éloignée de celui imaginé par celui qui l’a mise en place, l’impact du choix d’un mécanisme d’enchère plutôt qu’un autre sur les différents acteurs n’est pas toujours intuitif. Une autre originalité du projet est d’utiliser des outputs de modèles climatiques et les caractéristiques techniques des technologies : il s’agit premièrement de bénéficier de bonnes variables de contrôle -ou d’instruments- dans la partie économétrique du projet ; deuxièmement, cela permettra de construire des scénarios capturant le risque climatique et ainsi obtenir des ordres de grandeur plus crédibles, en particulier pour estimer des primes de risque.

L’objectif de ce projet de recherche fondamentale est de développer une nouvelle stratégie de traitement des effluents radioactifs en s’appuyant sur l’utilisation d’un support poreux fonctionnalisé. Ce support permettrait à la fois la séparation du RadioNucléide (RN) considéré à l’aide de greffons organiques permettant leur sorption, et leur encapsulation au sein dudit matériau après fermeture de la porosité selon une voie « douce » (sol-gel, chauffage sous contrainte, effet d’irradiation). Ce nouveau concept aboutirait à l’obtention d’une matrice de confinement primaire. Les silices mésoporeuses seront adoptées comme matériaux support modèles, car la taille nanométrique de leurs pores permet une fermeture facilitée. Par ailleurs, la silice présente une composition chimique proches des matériaux de conditionnement des déchets nucléaires de haute activité. Cette nouvelle stratégie dite de séparation/conditionnement constituerait une simplification importante du nombre d’opérations, par rapport aux procédés « traditionnels » de traitement des effluents radioactifs qui nécessitent généralement une étape de concentration de la radioactivité (évaporation, précipitation...), suivie d'une étape d'enrobage. Elle pourrait être adaptée à tout type d’effluents liquides, aqueux ou organiques, contenant des radionucléides émetteurs alpha, béta, gamma. Ce procédé pourrait s'avérait intéressant pour le traitement des effluents produits dans les installations nucléaires (STEL...), et mais également pour le traitement des effluents provenant des chantiers de démantèlement du fait de sa compacité. Dans ce projet nous axerons notre étude sur le traitement d’effluents contenant principalement des actinides, qui présentent une radiotoxicité importante liée aux désintégrations alpha induites. Ce mode de désintégration pourrait s’avérer bénéfique pour la fermeture de la structure mésoporeuse étudiée, en conduisant directement à une matrice de confinement primaire. La fermeture de la porosité sous auto-irradiation sera donc particulièrement étudié, avec la réalisation de matériaux dopés avec des actinides à vie courte (244Cm, 238Pu). Un autre point innovant du projet AUTOMACT sera la recherche et le greffage de ligands sélectifs des actinides. A ce titre, le tributylphosphate qui est utilisé dans le procédé Purex pour la séparation de l'uranium et du plutonium, est un candidat potentiel. La finalité de ce projet est donc de proposer une nouvelle voie tout-en-un de séparation/conditionnement de RN à l’aide de matériaux spécifiques permettant à la fois les opérations de décontamination et leur évolution simple vers une matrice de confinement primaire.

Selon les accords de Paris adopté en 2015 par 195 pays, la limitation des émissions de gaz à effet de serre est une priorité mondiale afin de réduire significativement le réchauffement climatique. Pour concrétiser cet objectif, un effort considérable de développement d'énergies alternatives pour remplacer les énergies fossiles est poursuivi. Les carburants solaires sont l'une des approches les plus prometteuses pour la production d'énergie alternative. La production de ces combustibles solaires imite la photosynthèse et consiste à récolter l'énergie solaire avec une unité photosensible, telle qu'un semi-conducteur, et à utiliser un catalyseur pour stocker cette énergie dans des liaisons chimiques soit par photo-électrolyse de l'eau pour la production d'hydrogène renouvelable, soit par réduction de CO2 pour la production d'hydrocarbures. Dans ce contexte, les photoélectrodes à base de nanofils (NFs) III-V sont particulièrement intéressantes pour plusieurs raisons: 1) les nanofils possèdent un rapport surface / volume élevé, ainsi les nanofils offrent davantage de sites catalytiques pour induire des réactions photoélectrochimiques par rapport à leurs homologues planaires, un avantage indéniable puisque le combustible solaire est produit sur les surfaces des photoélectrodes. De plus, beaucoup moins de matériau est nécessaire, par rapport aux dispositifs à film mince, ce qui est d'un intérêt majeur pour réduire les coûts de fabrication. 2) Les NFs III-V peuvent être facilement dopés et / ou empilés avec ou sans dopage afin de contrôler la structure de la bande pour une séparation et une collecte efficaces des porteurs. La courbure de bande qui se produit naturellement à la surface des NFs est avantageuse pour la photoélectrolyse de l'eau, dans laquelle des réactions d'oxydation et de réduction ont lieu à différentes électrodes. 3) Les nanostructures III-V peuvent être fabriquées sur des substrats de Si à faible coût, permettant la fabrication de PEC monolithiques. 4) L'absorption de la lumière peut être significativement améliorée dans les réseaux de NFs, en particulier à partir des concepts de cristaux photoniques. 5) Le mouillage de l'électrolyte sur un réseau périodique de NFs pourrait être contrôlé dans une large mesure, en fonction de la densité et de la morphologie des NFs. L'objectif principal du projet BEEP est de fabriquer et d'étudier l'applicabilité complète des nanofils semi-conducteurs en tant que photoélectrode pour la photoélectrolyse de l'eau, de la croissance, la caractérisation à la fabrication du dispositif et son exploitation. Le projet est organisé en trois objectifs: 1) Ingénierie photonique et mouillage. 2) Étude du mécanisme de vieillissement et ingénierie de l'interface des photoélectrodes. 3) Fabrication d'un dispositif tandem photoanode / photocathode. Ces objectifs seront réalisés par un consortium (INL, SPEC, LCBM, MATEIS, ICJ) ayant une expertise complémentaire en mathématiques, physique et chimie et une expérience reconnue. 4 tâches ont été identifiées: Gestion (tâche 0), Conception (tâche 1), Fabrication (tâche 2) et Caractérisation (tâche 3). L'impact de BEEP sera double: premièrement, nous montrerons la pleine potentialité des électrodes semi-conductrices à base de nanofils pour la photoélectrolyse de l'eau dans le but d'obtenir le rendement le plus élevé sans dégradation des photoélectrodes. Deuxièmement, en démontrant une cellule de photoélectrolyse fonctionnant sans aucune énergie externe, nous prouverons la viabilité de notre approche en utilisant des matériaux à faible coût (substrat de Si et catalyseurs).

L'objectif de ce projet est de démontrer la production d'énergie thermo-magnétique (TMG) en utilisant des matériaux à effet magnéto-calorique géants (MCM) comme substance de travail pour convertir la chaleur fatale de faible température en électricité. Nous montrerons qu’un TMG à base de MCM peut rendre possible nouvelle génération de micro-générateurs à haute densité de puissance orientés vers des applications dans les bâtiments intelligents, les centres de données, les MEMS et les systèmes autonomes liés à IoT. Ceci sera réalisé par la conception et l'assemblage d'un dispositif TMG à haute densité de puissance. Nos études montrent qu'un contrôle actif et thermodynamiquement optimisé des transformations cycliques est la clé pour améliorer les performances du système. Par conséquent, de nos jours, le véritable verrou à faire sauter est d'atteindre un cycle thermodynamique optimal et contrôlé. Cela pose le problème d'intégrer efficacement le matériau actif avec la source de champ et de réaliser un contrôle thermique et mécanique satisfaisant du système. L'originalité de notre approche repose sur le fait que qu’on traitera le problème à partir d'une approche thermodynamique en temps finis, prenant en compte la production d'entropie due à la nature non quasi-statique des transformations, guidera les tâches consacrées à la conception d'un dispositif TMG au-delà de l'état de l'art, à l'optimisation des propriétés physiques des matériaux actifs et à la bonne intégration de la substance active dans le système. Notre démarche est: (a) la modélisation thermodynamique d'un TMG utilisant un matériau calorique comme substance de travail ; nous nous intéresserons ici à l'interaction entre l'équation d'état de la substance active, les échanges thermiques en temps finis (échanges non-statiques) et l'efficacité à puissance maximum; (b) la production et la caractérisation de films MCM aux propriétés optimisées ; le but principal étant ici de maximiser le changement de température adiabatique et de minimiser tous les processus irréversibles intervenant lors du changement de phase (hystérésis et cinétique de transition); (c) la conception et la réalisation d'un interrupteur thermique pour exercer un contrôle total des échanges thermiques tout au long du cycle thermodynamique TMG ; les objectifs clés ici sont un rapport élevé entre les états de haute (on) et basse (off) conductance thermique, une conductance thermique de l'état allumé le plus haut possible et un temps de commutation court; (d) la conception et l’intégration d'un réseau optimisé de micro-aimants : le but est ici double: d'une part, nous avons besoin d'un champ maximal approprié pour réaliser la transition de phase, d'autre part nous devons contrôler judicieusement la forme spatiale du champ pour ajuster correctement son intensité tout au long du cycle thermodynamique en utilisant de petits déplacements du film calorique; e) la conception et la réalisation du transducteur de conversion d'énergie mécanique-électrique, intégré dans l'interrupteur thermique: l'objectif est, selon le mécanisme de transduction considéré (piézoélectrique, magnétique ou capacitif), de concevoir la structure présentant le rendement de conversion le plus élevé tout en respectant les contraintes imposées par le comportement mécanique et thermique du film MCM. f) enfin, nous comparerons la densité de puissance et l'efficacité de notre dispositif entièrement assemblé aux micro-générateurs thermiques existants. Ainsi, en associant la caractérisation et l'optimisation avancées des matériaux à une conception innovante du système et à une simulation thermodynamique des principales propriétés technologiques de l'appareil, nous montrerons que l'utilisation de matériaux magnétocaloriques géants dans des microsystèmes TMG peut accroître la TRL de cette technologie de 3 à 4.

Le comportement des fluides multiphasiques complexes impliqués dans divers domaines industriels est en grande partie régi par des phénomènes multi-échelles, couplant des interactions à l'échelle moléculaire, méso et macroscopique. Ces couplages sont encore mal compris et nécessitent un développement de connaissances expérimentales et théoriques transférables à des applications technologiques. Plusieurs applications liées aux industries de l'énergie bénéficieront des améliorations du contrôle moléculaire et interfacial des phénomènes de transport. Le projet MUSCOFI vise à interpréter les données macroscopiques et à prédire les comportements macroscopiques en utilisant des outils de modélisation et expérimentaux pour élucider les phénomènes moléculaires qui 1) régissent la formation, l'agrégation et la stabilité des structures interfaciales dans les fluides polyphasiques; 2) contrôlent leur développement et leurs effets sur la rhéologie macroscopique et les phénomènes de transport, 3) et impactent l'efficacité des procédés dans les technologies énergétiques. C'est une opportunité unique de fédérer des équipes de recherche complémentaires dans un nouveau schéma collaboratif qui couvrira toute la gamme d'échelles, de la molécule au procédé industriel. Le projet MUSCOFI rassemble les partenaires français d'un projet international PIRE (programme américain NFS "Partnerships for International Research and Education"), dirigé par le City College of New York et comprenant 12 équipes de recherche des États-Unis, d'Allemagne, de Norvège et de France . Ce programme comporte des collaborations scientifiques, des échanges de chercheurs et d'étudiants ainsi que l'organisation de colloques sur l'étude multi-échelle de fluides complexes d'intérêt pour le secteur de l'énergie. MUSCOFI bénéficiera ainsi de synergies au niveau international en termes de coopération, de mise en réseau et de visibilité internationale. Les étudiants (2 PhD) et chercheurs (2 x 18 mois de Post Doctorat) qui seront recrutés pendant le projet bénéficieront des opportunités de stages dans les laboratoires partenaires à l'étranger, tandis que les étudiants étrangers seront accueillis dans les laboratoires français impliqués. Deux systèmes d'intérêt particulier dans le domaine de l'énergie seront étudiés : les asphaltènes à l'interface eau / huile et les hydrates clathrates en émulsion eau / huile. Ces systèmes interviennent dans diverses applications dans le pétrole et gaz, le stockage de la chaleur et la réfrigération à faible impact écologique. Les tâches du projet sont décrites ci-dessous: 1 Les systèmes modèles qui seront étudiés aux différentes échelles, ainsi que les conditions opératoires requises, seront validés au tout début du projet. 2 Au niveau moléculaire, la structure électronique sera décrite à l'aide d'une méthode d'approximation du type Tight Binding Density Functional Theory, afin d'extraire des données structurelles, énergétiques et thermodynamiques. 3 Les interactions aux interfaces liquide / liquide dans les conditions de formation de la phase solide seront étudiées à l'aide d'expériences microfluidiques. 4 L'extrapolation des résultats moléculaires, micro- et méso-scopiques au niveau macroscopique sera validée en mesurant l'influence de la composition des systèmes et de la présence d'additifs sélectionnés sur les comportements d'écoulement, la dynamique de changement de phase et les transferts de chaleur et de masse . 5 Des modèles seront ensuite développés dans une approche d'intégration et d'extrapolation qui inclura les résultats à l'échelle locale pour fournir des outils prédictifs macroscopiques. Le projet devrait produire d'abondants résultats expérimentaux et théoriques nouveaux, promouvoir le développement de méthodologies originales et offrir des opportunités pour de nouvelles coopérations nationales et internationales.

Aujourd'hui, la technologie du silicium à une seule jonction domine le marché du photovoltaïque (PV), avec plus de 90% de part de marché. Cependant, le rendement de conversion de puissance des cellules solaires au silicium est maintenant proche de la limite théorique. En effet, le record a été poussé à 26,7%, ce qui est proche de la limite théorique de la simple jonction de silicium d'environ 29%, lorsque la recombinaison Auger, inévitable, est prise en compte. Pour augmenter le rendement des cellules solaires au-delà de 30% tout en conservant l'utilisation matériau de silicium qui est abondant, bon marché et stable, une solution consiste à coupler le silicium avec un autre semi-conducteur ayant une bande interdite plus importante dans une configuration en tandem. Actuellement, la technologie tandem basée sur le silicium suit deux voies: le tandem monolithique à deux bornes (2TT) où les sous-cellules supérieure et inférieure sont connectées électriquement et optiquement, et les tandem à quatre bornes (4TT) où les deux sous-cellules sont électriquement indépendantes . Cependant, l'architecture 2TT doit gérer l'adaptation photocourant et optimiser les mécanismes de transport des charges de jonction tunnel entre les sous-cellules supérieure et inférieure, tandis que le dispositif 4TT doit traiter les problèmes liés aux contacts enterrés, à l'ombrage et aux pertes induites par l'interconnexion adhésive. La proposition THESIS vise à développer une cellule solaire tandem originale à 3 bornes (3TT). L'approche est triple: - Proposer une nouvelle technologie de cellule solaire avec 3 terminaux. Cela nous permet de supprimer la contrainte d'adaptation du photo-courant pour les deux cellules constituant la cellule tandem. De plus, une cellule tandem à 3 bornes n'a pas besoin de jonction tunnel. - Faciliter l'accès aux différents contacts des cellules supérieure et inférieure sans nécessiter de gravure et sans avoir à aligner les grilles de contact enterrées, - Combiner les avantages de la technologie silicium fiable et maîtrisée avec ceux des technologies émergentes, permettant la création d'un empilement d'hétérojonctions avec le silicium. Cette nouvelle technologie de cellule tandem à trois terminaux que nous avons brevetée est rendue possible de manière innovante et simple en utilisant une cellule PV au silicium avec des contacts arrière interdigités en face arrière (Interdigitated Back Contacts : IBC) sur la face arrière comme sous-cellule inférieure et en déposant un semi-conducteur à large bande interdite à la face avant c-Si de la cellule IBC, avec une barrière sélective de discontinuités de bande (Band Offset Barrier : BOB) à l'interface afin de former un empilement à hétérojonction réalisant une sous-cellule hétérojonction supérieure. Cette barrière est choisie pour que l'hétérojonction permette une séparation du fonctionnement des deux cellules. Dans le projet THESIS, nous proposons de nous concentrer sur les perovskites émergentes en tant qu'absorbeur type p de la cellule supérieure. L'interface entre la pérovskite et le silicium sera activement étudiée dans le projet et nécessitera des investigations approfondies pour améliorer la qualité de l'interface et le fonctionnement du dispositif. Nous prévoyons d'utiliser également l'empilement p / i a-Si: H comme, formant une cellule à hétérojonction verticale (p) a-Si: H / (i) a-Si: H / (n) c-Si. Bien sûr, nous ne prévoyons pas les meilleures performances photovoltaïques avec cette sous-cellule en raison des propriétés de transport limitées de a-Si: H. Cependant, la croissance de la qualité du dispositif a-Si: H pour la sous-cellule supérieure et la technologie IBC c-Si sont déjà bien maîtrisées dans le consortium, ce qui nous permettra de fabriquer une preuve de concept pour cette architecture 3TT innovante. Ce sera une percée dans le monde PV, puisque l'architecture 3TT n'a jamais été démontrée jusqu'à présent.

Maîtriser les propriétés rhéologiques des interfaces est essentiel pour contrôler la stabilité et le comportement sous drainage par exemple des matériaux multiphasiques comme les mousses et les émulsions. En effet, l’écoulement entre les bords de plateau et les films fins dépend des modules viscoélastiques de la monocouche de surfactants. La rhéologie interfaciale joue aussi un rôle important dans la rhéologie de suspensions de particules déformables. C’est ainsi le cas du sang pour lequel les interactions hydrodynamiques entre les globules rouges (GRs) sont médiées par la réponse des membranes des GRs, la viscosité interfaciale de cisaillement jouant un rôle important. Dans de nombreuses applications en peinture dans le bâtiment ou en bio-ingénierie comme l’encapsulation par exemple, la propriété « auto-cicatrisante » assure une durée de vie plus grande aux surfaces traitées ou aux molécules actives internalisées dans des capsules. Cette propriété est pour partie liée au réarrangement des macromolécules à l’interface. Elle se traduit dans les modules viscoélastiques interfaciaux ainsi que dans la loi constitutive qui régit la mécanique interfaciale. Cependant, ces propriétés, en particulier les viscosités interfaciales de cisaillement et de dilatation, sont très difficiles à mesurer indépendamment avec les méthodes standard de rhéologie car les déformations de cisaillement et de dilatation sont souvent concomitantes. Ainsi un accord entre les différentes techniques standard est relativement rare dans le cas des surfactants. Dans le cas des microcapsules, le module élastique et la viscosité élongationnelle sont souvent peu étudiés ou mesurés. 2DVISC réunit un consortium multidisciplinaire de trois laboratoires LPS (matière molle, physico-chimie), LRP (rhéologie, mécanique des fluides) et M2P2 (Calculs Hautes Performances et mécanique des fluides) dans le but de proposer une nouvelle méthode de mesure des modules viscoélastiques interfaciaux de bulles, gouttes et capsules. Ainsi, la tension de surface, le module de Marangoni et les viscosités surfaciques de cisaillement et de dilatation dans le cas des bulles et gouttes et les modules élastiques et les viscosités surfaciques de cisaillement et de dilatation dans le cas des capsules seront mesurés. Le principe n’est pas d’appliquer une pure déformation soit de cisaillement soit d’élongation et de mesurer les contraintes nécessaires (ou l’inverse). Dans cette méthode, différents écoulements linéaires sont obtenus en variant leurs taux de cisaillement et d’élongation dans des chambres (milli-)microfluidiques. Ils sont appliqués à des objets fermés et déformables telles que des bulles, des gouttes et des capsules. Leurs déformations, leurs réorientations et les temps caractéristiques associés sont mesurés dans une large gamme de débit. Les résultats sont comparés avec la prédiction de modèles théoriques à établir dans la limite des des faibles déformations (quasi-sphérique, régime linéaire) et des simulations numériques à réaliser (code « maison ») valables dans les régimes linéaires et nonlinéaires. Plusieurs expériences sont envisagées afin de comparer les résultats entre eux mais aussi avec des techniques standard de rhéologie interfaciale. Finalement, dans le cas des gouttes et des capsules, nous intègrerons le tout dans une puce microfluidique « Four-Roll Mill » capable de produire une grande variété d’écoulements linéaires et permettant une observation par microscopie avec le but de proposer une « toolbox » dédiée à la rhéologie interfaciale.

Parmi les différentes classes de polymères, les polymères vinyliques sont utilisés dans une gamme d'applications de plus en plus large, notamment en tant que biomatériaux pour lesquels la dégradabilité est une caractéristique critique. Le développement de polymères (bio)dégradables fait l'objet d'une grande attention compte tenu de leur utilisation intensive dans de nombreux domaines ((nano)médecine, microélectronique, protection de l'environnement). Profitant de voies de synthèse simples à mettre œuvre, différentes stratégies ont été développées pour conférer aux polymères vinyliques un caractère dégradable. La stratégie la plus simple consiste à utiliser un agent de réticulation dégradable. Le réseau polymère résultant peut être dégradé en fragments de masses molaires plus faibles par clivage de l'agent de réticulation. D'autres stratégies peuvent donner accès à des chaînes linéaires dégradables. Elles sont basées sur la condensation de petites molécules ou d'oligomères dégradables. Cependant, ces stratégies nécessitent des chimies multi-étapes limitant leur large utilisation. Ainsi, un très grand nombre de matériaux biodégradables disponibles dans le commerce pour des applications médicales et non médicales est basé sur des polyesters aliphatiques, pour lesquels les groupes ester peuvent être clivés dans des conditions hydrolytiques ou en présence d'enzymes spécifiques (estérases). Les polyesters sont obtenus par (co)polymérisation de glycolides, de lactides, de l'epsilon-caprolactone et/ou de leurs dérivés. Tandis que les polymères vinyliques peuvent être facilement obtenus par polymérisation radicalaire, les polyesters sont principalement obtenus par polymérisation par ouverture de cycle ou par polycondensation, techniques qui ne sont pas facilement compatibles avec la préparation de particules polymères en phase aqueuse. Par conséquent, les particules de polyester dégradables qui sont d'une importance primordiale dans les domaines liés à la biologie (sutures résorbables, reconstructions tissulaires, systèmes de délivrance de principes actifs) sont presque exclusivement obtenues par émulsification de polymères préformés (nanoprécipitation, émulsion par évaporation de solvant). Cependant, des dispersions présentant de très faibles taux de solides sont obtenues (1-5% en poids), ce qui représente une limitation majeure en termes d'utilisation et de développement industriel. Par conséquent, il existe un besoin fondamental et industriel de développer de nouvelles stratégies de synthèse de particules dégradables de type polyester permettant de lever les limitations des systèmes actuels et mentionnées plus haut. Des polyesters ou des polymères vinyliques contenant des motifs ester intra-chaîne peuvent par ailleurs être obtenus par une (co)polymérisation radicalaire de cétène acétal cyclique (CKA), une classe de monomères pouvant subir une (co)polymérisation par ouverture de cycle radicalaire (rRO(co)P). La nature radicalaire de la rROP ouvre la voie à sa transposition en milieu dispersé, procédé industriel privilégié pour produire des dispersions de particules de polymères vinyliques à haut taux de solides, en particulier dans l'eau. Ceci est cependant associé à de réels défis liés à la stabilité hydrolytique des CKAs. Le but du projet CKAPART est de développer des stratégies innovantes pour préparer des copolymères vinyliques dégradables en milieux dispersés en produisant des particules de type polyester. Pour relever ce défi, une gamme de nouveaux CKA hydrophiles, hydrophobes ou fonctionnels seront synthétisés et évalués dans des polymérisations en miniémulsion ou en émulsion ensemencée. CKAPART veut en outre évaluer la dégradabilité et le potentiel des particules dispersées dans l'eau pour la formation de nano-véhicules pour des applications de délivrance de principes actifs et d'imagerie.

Le développement de nouvelles stratégies efficaces et stéréosélectives de fonctionnalisation de sucres reste un défi majeur de la communauté des glycochimistes. Dans ce contexte, le but principal de ce projet consiste à développer de nouvelles approches de C(sp3)-H fonctionnalisation innovantes aussi bien de la position anomérique que des autres positions de sucres . Ces méthodes feront appel à la stratégie de groupement directeur transitoire et permettront de fonctionnaliser une liaison C(sp3)-H avec un parfait contrôle de la stéréosélectivité indépendamment des groupements protecteurs. De plus, des études mécanistiques seront réalisées afin de mieux comprendre les paramètres fondamentaux qui gouvernent la réactivité mais aussi la stéréosélectivité de la réaction.

L'incorporation d’atomes de fluor dans les biomolécules présente un intérêt majeur pour moduler leurs propriétés. Ils permettent, souvent de façon rationnelle, de modifier favorablement leurs propriétés biophysiques et chimiques telles que la lipophilie, la stabilité chimique et métabolique, la réactivité et la conformation. Les composés fluorés peuvent également être utilisés en tant que sondes efficaces pour des études de RMN 19F. Nous prévoyons de tirer partie de toutes ces propriétés pour développer des peptides fluorés conduisant à une nouvelle classe d'inhibiteurs de la protéine Pin1 impliquée dans différentes pathologies dont le cancer. L'introduction rationnelle d’atomes de fluor dans des ligands peptidiques permettra (i) de stabiliser la conformation de l'état de transition, (ii) un meilleur profil biologique, (iii) l’étude par RMN des interactions ligand /site catalytique de Pin1 ainsi que le criblage d’inhibiteurs. Ce projet implique un consortium pluridisciplinaire de chimistes dont les expertises sont la synthèse organique, les études de docking in silico et les méthodes biophysiques telles que la RMN.

La synthèse organique s'appuie fortement sur des processus catalytiques impliquant des acides de Lewis forts. L'utilisation de tels composés suscite des interrogations en ce qui concerne la nature exacte de l'espèce active. Les acides de Lewis forts ont effet la capacité de générer des protons de diverses manières dans le milieux réactionnel (protocatalyse dissimulée) ou peuvent se décomposer en d'autres acides de Lewis pouvant être l'espèce active réelle (métallocatalyse dissimulée). De plus, les espèces métalliques et les protons peuvent intervenir de concert au cours d'un processus catalytique (catalyse coopérative). Ce projet de 42 mois est une quête destinée à mettre à jour les espèces actives réelles dans des réactions catalytiques impliquant des acides de Lewis forts. Nous voulons débusquer ces espèces par un suivi spectroscopique minutieux. Il est également prévu d'utiliser un spectromètre de masse permettant d'effectuer des séquences de réactions activées par collisions, des dissociations induites par collisions, ainsi que des expériences de mobilité ionique. Les résultats seront rationalisés par calculs DFT.

Afin de répondre aux demandes croissantes de nouvelles molécules originales dans divers domaines d'applications (sante´, matériaux), le développement de groupes fonctionnels innovants s'avère de plus en plus nécessaire. Le sélénium et le fluor ont été´ identifiés comme des atomes jouant des rôles clés dans la modulation des propriétés de nombreux édifices moléculaires. Leur association au sein d’une même entité chimique devrait conduire à des molécules inédites. L’objet de ce projet de recherche est double : décrire la synthèse de groupes fluorés-séléniés quasiment inconnus, en position aromatique ; mettre au point de nouvelles méthodologies d’introduction de ces mêmes groupes, dans des édifices moléculaires complexes. De nombreux composés di- tétra- et hexavalent du sélénium sont visés avec une extension finale vers des composés radiomarqués.

Les acides sialiques (SA) sont les acteurs majeurs de nombreuses fonctions biologiques telles que la reconnaissance hôte-pathogène. Si les voies de biosynthèse des SA sont bien décrites chez les eucaryotes, cela n’est pas le cas chez les bactéries. Les objectifs du projet NEURAPROBE sont de développer de nouveaux outils de marquage, d'étudier l'incorporation des SA via la stratégie du rapporteur chimique, dans les bactéries pathogènes par rapport aux cellules humaines, et dans des modèles d'infection cellulaire, pour déceler des différences fondamentales et identifier des cibles bactériennes qui serviront à cribler des banques chimiques. Alors que la majorité des articles publiés se concentre sur une visualisation au niveau cellulaire via une sonde fluorescente, nous tenterons de gagner en résolution en utilisant des sondes métalliques détectables par des méthodes modernes de microscopie électronique. Cette ingénierie n’a encore jamais été utilisée sur de tels systèmes biologiques.

Le projet FLAG-IR consiste à exploiter la technique d'écriture directe 3D par laser femtoseconde afin de structurer des verres dédiés à l’IR (2-5,5microns et 8-11microns) pour la réalisation de composants optiques à faible coût et intégrés pour les applications SWaP (réduction de taille, poids et puissance). L'interaction du laser femtoseconde avec des matériaux transparents est telle que le changement d'indice de réfraction peut être aussi grand que +/-10-2 dans la plupart des matériaux transparents, il est possible de créer une forte biréfringence linéaire dans de nombreux verres d’oxydes avec un contrôle fin de l'orientation des axes neutres, l'atténuation peut être inférieure à 1dB/cm et la vitesse d'écriture peut être supérieure au cm/s! De plus, grâce à des interactions non linéaires, la structuration peut être réalisée en 3D avec une résolution latérale submicronique. Ces caractéristiques conduisent à imaginer d’énormes progrès dans le développent de composants photonique à faible coût grâce à la flexibilité de cet « outil ». La capacité à contrôler la direction des axes neutres et à induire des contrastes d'indice de réfraction élevé conduit à l'ingénierie de dispositifs optiques intégrés uniques avec des variations de biréfringence ou d'indice de réfraction spatialement variables. En collaboration avec l'ONERA, FLAG-IR propose d’utiliser le laser femtoseconde pour créer des fonctions optiques notamment dans des verres d’oxyde lourd (GeO2-Ga2O3-BaO) dédiés au moyen IR 2-5.5µm ainsi que des chalcogénures Ge-Sb-S (jusque 11µm). En effet, dans le domaine de l'instrumentation infrarouge, il y a un fort besoin de systèmes optiques miniaturisés, intégrés et bon marché pour les applications à la fois civiles (domotique, smartphone, automobile) et militaires (guidage de véhicules ou d’armement, surveillance, décamouflage, déleurrage). Les contraintes en termes de taille et de poids de ces systèmes optiques sont si exigeantes que les systèmes optiques traditionnels présentant « un seul axe optique » ont atteint leurs limites. Par conséquent, de nouvelles percées dans la conception optique ont été proposées, elles consistent à développer des architectures multi-canaux bio-inspirés et intégrant des fonctions optiques utilisant des composants optiques planaires. Dans ce domaine, les «nouveaux» matériaux IR comme les verres à base de GeO2 contenant des oxydes lourds (Ga2O3-GeO2-BaO-K2O) sont d’excellents candidats, pour réaliser des gros volumes et à faible coût de production. Ainsi, la possibilité de faire de mise en forme 3D directement dans ces matériaux par l'utilisation de lasers femtoseconde permettra réaliser ces composants planaires amis aussi d’agrandir le panel de fonctions optiques que nous pourrions encoder dans un petit appareil. L'objectif principal de FLAG-IR est de maîtriser l'interaction laser femtoseconde avec certains matériaux IR bien choisis afin d'obtenir des composants optiques intégrés à faible coût pour les applications IR et en particulier la réduction SWaP (taille, poids et puissance). Plus spécifiquement, nous proposons «d'étendre» aux matériaux IR les résultats déjà obtenus en SiO2 et GeO2 qui ont été une source importante de nouvelles découvertes, qui peuvent être expliquées et donc exploitées à la fois par la défense et par les entreprises civiles. Poussés par les spécifications des applications IR prévues par l'ONERA et ses partenaires industriels comme la SOFRADIR, nous appliquerons les résultats déjà obtenus dans des verres silicatés aux verres gallo-germanates (transparence jusqu'à 5,5µm), qui sont au cœur du projet. De plus, nous effectuerons des "investigations préliminaires" sur la famille des chalcogénures Gex-Sb10-S100-x (jusqu'à 11µm pour les échantillons <200microns impliqués dans ce projet) pour lesquels nous avons déjà des échantillons disponibles et les paramètres de traitement laser femtoseconde basées sur des investigations récentes au sein de notre consortium et de nos partenaires.

L’application d’un courant électrique à un alliage métallique présente un fort potentiel pour le développement et l’optimisation des matériaux. Tout d’abord, elle permet un suivi in situ de l’évolution microstructurale lors des traitements thermiques et thermo-mécaniques. Par ailleurs, elle permet de modifier les microstructures. Cependant, malgré ce fort potentiel, son déploiement vers l'échelle industrielle nécessite une meilleure compréhension des interactions entre courant électrique et évolution microstructurale. L’objectif de ce projet est précisément de développer un cadre théorique à l’échelle de la microstructure basé sur une approche en champ de phase. Cette démarche sera appliquée à deux situations complémentaires pour lesquelles des expériences dédiées seront réalisées sur des alliages métalliques modèles : (1) le suivi de la résistivité électrique lors de transformations de phase ; (2) la modification des microstructures par application de champs électriques intenses. Le modèle Champ de phase intégrera les actions des diverses forces motrices en jeu, c.à.d. les énergies libres des différentes phases, la cinétique des interfaces, la relaxation des contraintes élastiques générées par désaccord de réseau et, finalement, l’électrocinétique et le transport de matière par électromigration. Le model permettra ainsi d’étudier la réponse électrique d’une microstructure en évolution ainsi que son contrôle par transport convectif généré par des courants intenses. Le code associé sera implémenté dans une version 3D pour simuler des situations réalistes présentant des arrangements complexes. Dans une 1ere partie, sans électromigration puisque les courants seront faibles, le modèle sera utilisé pour calculer la résistivité d’une microstructure. Ces simulations permettront d’aller au-delà des modèles d’homogénéisation souvent utilisés pour interpréter les mesures, ces modèles ne pouvant rendre compte de la répartition très inhomogène des densités de courant associée aux arrangements 3D observés. Plus précisément, le modèle sera utilisé pour analyser des expériences sur l'alliage Ti-15%Mo. Tout d'abord, tirant parti de la transformation de phase beta->alpha à haute température, des microstructures seront générées par traitement thermique isotherme ou cyclique. Ensuite, en utilisant la transformation beta->omega à basse température, des traitements thermiques isothermes seront réalisés afin d'obtenir des microstructures avec des champs de concentrations en Mo hétérogènes. Ces microstructures seront caractérisées en microscopie (MEB, MET) et en diffraction de rayons X de haute énergie. Les mesures correspondantes de résistivité seront comparées aux prédictions du modèle de champ de phase. Dans une 2nde partie, prenant en compte le transport de matière par électromigration, le modèle permettra d’étudier comment un courant électrique peut être utilisé pour contrôler l’évolution d’une microstructure. Nous analyserons la sensibilité de la réponse microstructurale aux différents types de courant (continu, alternatif, pulsé). Une attention particulière sera portée à la compétition entre échelles de longueurs générées par un courant pulsé et longueurs internes (diffusion, taille des précipités, distance entre interfaces). L’action simultanée de ces échelles peut générer des morphologies particulières et permettre ainsi un contrôle de la microstructure. Sur le plan expérimental, un nouveau dispositif sera élaboré afin d’accéder aux conditions requises pour analyser les alliages choisis (température, vitesse de chauffage et de refroidissement, atmosphère contrôlée) et utiliser des courants continus ou pulsés. Les expériences sur le système Fe-C seront centrées sur l’étude de la propagation de l’interface austénite/ferrite et sur l’impact d’un courant appliqué sur la diffusion des atomes de carbone. Enfin, les mesures sur le système Fe-Cu seront centrées sur l’action du courant appliqué sur les mécanismes de nucléation et de croissance.

Avec la montée des nanosciences, les nanotubes ont été reconnus comme une plate-forme modèle pour la recherche fondamentale sur le confinement. Ces nanostructures sont également considérées comme des « briques élémentaires » essentielles, et qui pourraient surpasser les technologies utilisées actuellement en nanofluidique, pour le tri moléculaire ou le stockage d’énergie. Entre-temps, le concept de photo-catalyse assistée par nanoconfinement a commencé à retenir l'attention avec le développement de nanostructures photo-actives et à polarisation permanente. Cependant, l'utilisation de nanotubes polarisés afin de coupler confinement et photo-catalyse reste encore à explorer. Ce concept ambitieux nécessite de contrôler à l’échelle nanométrique les interactions avec l'interface, un contrôle qui n'a jamais été réalisé jusqu'à présent. Dans ce contexte, les nanotubes d’alumino-silicate et d’alumino-germanate, de type imogolite (NTI) apparaissent comme des candidats idéals pour trois raisons : (i) la synthèse de NTI produit des échantillons monodisperses en diamètre tout en contrôlant à la fois la taille des pores (de 1 à 3 nm) et les propriétés des interfaces (hydrophile ou hydrophobe) par substitution atomique (ii) le mode de croissance des NTIs par fixation orientée pendant le stade de vieillissement offre un chemin unique pour contrôler au niveau de l'angström la morphologie du nanotube final (iii) les nanotubes présentent une polarisation permanente de la paroi du tube et une séparation dans l’espace réel des bandes de valence et de conduction, qui pourrait être efficace pour une amélioration des activités photo-catalytiques Le projet C3PO est un projet Jeune Chercheur (JCJC) qui a pour objectif ambitieux d'ouvrir de nouvelles voies afin de développer des nanotubes à diamètre contrôlé avec des parois amphotères et polarisées pour des applications de photo-catalyse assistée par confinement. La première tâche sera l'exploration de nouvelles voies de synthèse pour produire des structures innovantes avec des interfaces nanostructurées. La formation de nanotubes hybrides sera optimisée en suivant in situ leurs mécanismes de croissance. La seconde tâche étudiera les propriétés de confinement et l'exploitation de la polarisation des parois pour la photocatalyse. Les résultats de ce projet devraient également influencer stimuler le domaine émergent du confinement dans des nanocanaux uniques, où les propriétés des molécules s'écartent fortement de ce que les approches des milieux continus prédisent. Ce projet JCJC constitue une base importante pour les futurs développements dans le domaine des nanomatériaux et des nanotechnologies. Bien que ce projet en amont de tout développement ne vise pas une application en particulier, les bénéfices attendus lors de sa réalisation devraient avoir un impact sur plusieurs enjeux actuels pour les développements technologiques futurs: - Concevoir des nanostructures hybrides innovantes avec des interfaces hybrides de manière prédictive - Contrôler à l'échelle nanométrique les interactions avec l'interface lors du confinement - Explorer pour la première fois le concept de photocatalyse assistée par confinement dans des objets nanoporeux polarisés