O.R.1 │ Élaboration et intégration de matériaux

 

Co-responsables : Alex LEMARCHAND et Virgile TRANNOY

Cette opération de recherche (O.R.) s’articule autour de compétences en élaboration de matériaux fonctionnels (oxydes métalliques, nitrures et oxynitrures, sous-systèmes binaires et ternaires du système B–C–N–O–X où X = P, Si, S ou Se typiquement) sous forme par exemple de nanoparticules supportées et intégrées dans des matrices organiques et des couches minces nanostructurées. L’objectif est de développer des matériaux à propriétés notamment catalytiques, photocatalytiques et photoniques. Trois voies d’élaboration sont actuellement prises en considération en fonction de l’énergie délivrée à la matière : la chimie douce (procédé sol-gel), la chimie des plasmas (procédé spray-plasma) et la chimie en conditions extrêmes (procédés HP-HT). L’O.R. développe des dispositifs permettant d’optimiser les propriétés visées. La maîtrise des procédés d’élaboration nécessite le développement de connaissances fondamentales en science des transferts aux interfaces : gaz-liquide pour la maîtrise des phénomènes de nucléation et de croissance, spray-plasma pour la maîtrise de la composition. Des modèles sont d’ores et déjà en cours de développement en collaboration avec l’O.R. THMR et d’autres membres du laboratoire.

Procédé spray-plasma (vidéo du Labex SEAM)

Résultats marquants

Chimie douce

Nanocomposites massifs TiO₂-Al₂O₃

Sanchez Mendez M, et al. Photocatalytic activity of nanocoatings based on mixed oxide V-TiO₂ nanoparticles with controlled composition and size. Catalysts 11 (2021) 1457

Sanchez Mendez M, et al. Nucleation and growth of mixed vanadium-titanium oxo-alkoxy nanoparticles in sol-gel synthesis. Colloid Surface A 610 (2021) 125636 (hal-03092613)

Dadi R, et al. Antibacterial activity of ZnO and CuO nanoparticles against gram positive and gram negative strains. Mater. Sci. Eng. C 104 (2019) 109968 

Réacteur chimique à micromélange ultrarapide

Cheng A, et al. Photocatalytic nanoparticulate ZrxTi1-xO₂ coatings with controlled homogeneity of elemental composition. Chemistry Select. 3 (2018) 11118-26

Cheng A, et al. From nanoparticles to bulk crystalline solid: nucleation, growth kinetics and crystallisation of mixed oxide ZrxTi1-xO₂ nanoparticles. Cryst. Eng. Comm. 28 (2017) 3955-65

Chimie des plasmas

Rahmani A, Nikravech M. Impact of argon in reforming of (CH4 + CO₂) in surface dielectric barrier discharge reactor to produce syngas and liquid fuels. Plasma Chem. Plasma Process. 38 (2018) 517-34

Baba K, Lazzaroni C, Nikravech M. Growth of ZnO thin films by spray plasma technique: correlation between spectroscopic measurements and film properties. Plasma Chem. Plasma Process. 34 (2014) 1433-46 

Chimie en conditions extrêmes

Comparée à α-B₁₂, la phase γ-B₂₈ présente deux sous-réseaux de charge opposée

Oganov AR, et al. Ionic high-pressure form of elemental boron. Nature 457 (2009) 863-7

Matar S, Étourneau J, Solozhenko VL. First-principles investigations of tricarbon: from the isolated C₃ molecule to a novel ultra-hard anisotropic solid. Carbon Trends 6 (2022) 100132 (hal-03505796)

Cherednichenko KA, et al. Discovery of new boron-rich chalcogenides : orthorhombic B₆X (X=S, Se). Sci. Rep.10 (2020) 9277 (hal-02862671)

Solozhenko VL, Bushlya V, Zhou J. Mechanical properties of ultra-hard nanocrystalline cubic boron nitride. J. Appl. Phys. 126 (2019) 075107 (article faisant la couverture du journal)

Solozhenko VL, et al. Ultimate metastable solubility of boron in diamond : synthesis of superhard diamondlike BC₅. Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 015506

Solozhenko VL, et al. Synthesis of superhard cubic BC₂N. Appl. Phys. Lett. 78 (2001) 1385-7

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