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Laboratoire de physique de la matière condensée

Rendre les ordinateurs et les smartphones plus efficaces sur le plan énergétique grâce à de nouvelles mini-structures

De nos jours, les matériaux intelligents jouent un rôle crucial dans la prochaine génération d'appareils et de capteurs intelligents, de maisons intelligentes, d'appareils autonomes et de robotique. Les matériaux nanostructurés ouvrent de nouveaux horizons en apportant leur multifonctionnalité et réduisent la consommation d'énergie.
Dans ce contexte, le LPMC s'inscrit dans un partenariat au sein du consortium RISE ENGIMA, impliquant les partenaires académiques de deux États membres de l'UE, des universités de pays tiers (Maroc et Russie) et une PME non académique d'Ukraine.Le consortium a défini un objectif de recherche pour explorer les couplages magnétiques / piézoélectriques de nanostructures et de superréseaux pour obtenir de nouveaux matériaux ferroïques avec des fonctionnalités magnétoélectriques et multicaloriques géantes qui ont des applications potentielles comme capteurs magnétoélectriques et appareils de télécommunication.

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Activité de recherche

L’activité de recherche du LPMC s’organise autour de trois thèmes fédérateurs : les oxydes complexes fonctionnels (OCF), l'ingénierie des surfaces (IS), les matériaux à faible dimensionnalité (MFD)

  • Thématique OCF : on s’intéresse ici aux propriétés structurales, vibrationnelles et électriques des matériaux prometteurs pour la microélectronique et l’optique. Ces travaux portent sur des matériaux d’oxydes ferroélectriques massifs, films minces épitaxiés et en particulier sur les structures artificielles telles que les superréseaux qui sont en plein expansion au niveau mondial, la raison principale étant la recherche de propriétés nouvelles bien plus attrayantes que celles des constituants élémentaires du superréseau. Le LPMC a de très bonnes compétences dans la synthèse par ablation laser, la caractérisation structurale (RHEED et rayons X) et les études par spectroscopie Raman des films minces et superréseaux. En outre, nous maîtrisons la caractérisation des propriétés électriques des films minces et superréseaux qui peuvent être affectées par les courants de fuites et par l’interface film/électrode. Par ailleurs, en relation avec les études expérimentales, un travail théorique et de modélisation des domaines ferroélectriques dans les couches minces, constitue une partie très active de la thématique. En parallèle avec ces activités, des travaux sur les propriétés électroniques dans le graphène et le graphite ont donné lieu à des résultats très originaux.
  • Thématique IS : Les travaux réalisés dans cette thématique comprennent la synthèse et la caractérisation de films pouvant être utilisés dans des capteurs et dispositifs pour l'énergie ainsi des études consacrées aux propriétés de surface physico-chimiques et mécaniques de matériaux. Les méthodes plasma de dépôt utilisées sont transposables à l'échelle de procédés industriels et autorisent le dépôt de matériaux très variables : semi-conducteurs pour des cellules photovoltaïques, filtres optiques sur des matériaux souples, matériaux carbonés aux propriétés électrochimiques et/ou catalytiques…  L'analyse optoélectronique repose sur les spectroscopies UV-optique-NIR, moyen infrarouge et Raman ainsi que sur des mesures électriques. En outre les propriétés de surface peuvent être étudiées par profilométrie (imagerie 2D ou 3D), mesure de l'angle de contact et par différentes techniques d'analyse mécanique. Le laboratoire a récemment étoffé son équipement de caractérisation mécanique dans le cadre de plusieurs projets développés avec des partenaires industriels régionaux et nationaux.
     
  • Thématique MFD : La recherche menée dans cette thématique s'articule autour du développement et/ou de l'optimisation des matériaux à faible dimensionnalité (matériaux 2D, films minces, nanoparticules) pour des applications dans la conversion de l'énergie, en particulier la photocatalyse, la production d'hydrogène, la photodétection et la détection des gaz toxiques. L’élaboration de cette classe de matériaux repose principalement sur des techniques physico-chimiques telles que la déposition chimique en phase vapeur (CVD) ou assistée par plasma (PECVD), le revêtement par pulvérisation ou encore l’électrodéposition. Leur analyse microstructurale repose sur des techniques subatomiques comme la microscopie à effet tunnel, microscopie à force atomique ou encore la microscopie électronique à haute résolution. Les nanomatériaux ainsi élaborés sont évalués en terme de capacité d’absorption optique et sa conversion en énergie utile pour la photodétection, la photocatalyse et la détection de gaz
Coopérations universitaires nationales
SPMS, Ecole Centrale Paris / Laboratoire Roberval, UTC, Compiègne  / LEMA (UMR6157 CNRS/CEA), université François Rabelais, Tours / Institut d'électronique fondamentale (UMR8622), Université Paris-Sud  Orsay / INSP, Université Pierre et Marie Curie / PALMS, Université de Rennes

Coopérations universitaires internationales
Université Unicamp, Brésil / Institut de Physique de Rostov, Russie / DPMC, Université de Genève, Switzerland / Université Caddi Ayyad, Marrakech, Maroc / Université Cheikh Anta Diop de Dakar, Sénégal / Université nationale autonome de Mexico, Mexique / LPMC, Faculté des Sciences de Tunis, Tunisie / Faculté des Sciences de Rabat, université Mohammed 5, Maroc / Centre National de Recherche, le Caire, Égypte / Faculté de Chimie, Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene, Algérie / Université al-Azhar de Gaza

Coopération industrielles
Société OREGE / HP-Invent, Paolo Alto, USA / SNCF / Mersen


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