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Le LCMCP Groupe « COUPLAGE CHIMIE PROCEDES » David Grosso, Cédric Boissière Laboratoire Chimie de la Ma9ère Condensée de Paris (LCMCP) UPMC Collège de France, Paris, France.
Le LCMCP Groupe « COUPLAGE CHIMIE PROCEDES »
David Grosso, Cédric Boissière Laboratoire Chimie de la Ma9ère Condensée de Paris (LCMCP)
UPMC -‐ Collège de France, Paris, France.
Le LCMCP Sites: Collège de France et Jussieu, Paris centre. Ac7vité: Procédés sol-‐gel u7lisés dans la synthèse de nanomatériaux originaux et d'organisa7ons très variées, à base d'oxydes (métalliques, hybrides organiques-‐inorganiques, hybrides inorganiques-‐biologiques). Compréhension des processus impliqués dans la polymérisa7on inorganique afin de maitriser l'ensemble de la filière synthèse-‐mise en forme-‐microstructure-‐propriétés. Thèmes transversaux principaux Matériaux pour l'énergie, l'environnement et les technologies de l'informa7on. Matériaux fonc7onnels pour la biologie et la médecine. Textura7on et organisa7on mul7-‐échelle de la ma7ère. Elabora7on de nanostructures 2D et 3D inorganiques et hybrides. EffecEfs : ≈ 100 personnes dont 32 (enseignants) chercheurs.
Groupe « COUPLAGE CHIMIE PROCEDES » Sous groupe du groupe Hybrid Materials and Nano-‐materials (C. Sanchez)
Prof. C1 D. Grosso CR 1 C. Boissière MdC 1 L. Nicole MdC 2 M. FausEni
≈ 10 PD + PhD + Master
Stratégies du groupe Couplage Chimie Procédés
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Versatility in Chemical composition and
structure
Classes I, II Nano-composite
Nano-structuration
Complex nanostructured
Materials
Coatings Monolithes
Fibres Powders
PATTERNING COMPLEXES MOTIFS
Etching, Imprint, lithography (2D, 3D)
Analysis by ellipsometry in
controlled environment
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Deposition techniques
Applications in Nanotechnologies
Start-up
Liquid/solid/vapour interfaces
Flexibility in operating conditions
Relevant, industry viable, green, low
waste!
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MeZre au point les ouEls de synthèses (combinaison chimie / procédés)
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Domains of application
- Analysis and sensing - Tribology - Micro and nano fluidics - Separation - Catalysis and photocatalysis - (Opto)electronics - Energy production and storage - Protection - Wetting / Unwetting - Optics (S.Windows) - Decoration, ergonomy - Biomedical!
Industrial partners :
AREVA / DSM / CEA / St GOBAIN / SILSEF / THALES / DGA / POLYRISE / CILAS / Crystal Laser / PSA / EADS / Photowatt
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Vol
H2O
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)
P/P0
Isotherm Adsorp / Desorp H20
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223
224
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nm
P/P0
Thickness Adsorption thickness Desorption
1,65
1,7
1,75
1,8
1,85
1,9
1,95
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n 70
0nm
RH %
"refractive index Adsorption" "refractive index Desorption"
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U
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Evaporation
Capillarity
Wit
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Atmosphere
Solution
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Comprendre les aspets fondamentaux (chimie sol-‐gel,
dynamique des interfaces solide/liquide/vapeur).
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1.2
1.3
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1.7
1.8
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0 200 400 600
Temperature (°C)
Ind
ex o
f R
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ctio
n (
700
nm
)
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0
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0
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15
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50
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00P/Po (H2O)
Vol
H2O
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(%
)
300 A300D400 A400 D500 A500 D600 A600 D700 A700 D800 A800 D
0 min
25 min
60 min
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Développer des techniques d’analyse appropriées (ellipsomètrie)
HIGHLIGHTS
High solar selec-vity (α > 0.94, and ε @873K < 0.28); stable in air at 873K (patented by UPMC/AREVA). Thermally stable sol-gel coatings for solar energy conversion.
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linear dependence between the applied voltage and the mean
deflection (2.5 ± 1 pm/V)
Sol-gel routes to Epitaxial alpha-Quartz Thin Films
Epitaxial growth of nanostructured polycrystalline piezoelectric quartz films on Si (100) substrates (Published in Science, Patented by UPMC).
HIGHLIGHTS
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Self-assembled inorganic nanopatterns as reactive nanomasks for dry etching lithographic transfer with high selectivity.
Lithographic pa[ern transfer on Si wafer through a novel self-‐assembled CaTiO3
inorganic Reac-ve NanoMask (RNM) (Patented UPMC/UTT).
HIGHLIGHTS Hydrophobic, Antireflective, Self-Cleaning, and Antifogging Sol−Gel
Coatings for Photovoltaic Cells.
A mul-func-onal op-cal films was prepared by applying a ultra thin perforated TiO2 layer on top of a mesoporous methylated
thicker layer.
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0,88
0,89
0,9
0,91
0,92
0,93
0,94
0,95
0,96
0,97
0,98
200 400 600 800
Tras
mitt
ance
longuer d'onde (nm)
verre
Sol-gel prepared Titanosilicate Mesoporous Pillared Planar Nanochannels for Nanofluidic Applications.
10 nm nano pillars arrays suppor-ng a sealing roof, ideal for natural capillary filling (UPMC patent)
HIGHLIGHTS Spray Drying for direct mass production of high performance heterogeneous catalysts
Catalyst support.
Maturation impregnation
Post traitement Séchage/
calcination Spray drying
Time (min)
200 nm 50 nm
A B
DC
0
10
20
30
0 20 40 60 80
DD2
DD3
10MoO3/Al2O3_550-‐120_II
SA100Mo10
SA90Mo10
AOx20
Time (min)
Specific a
ctivity (m
mol
prop
ene.g
-‐1cat.h
-‐1)
Wet impregna4on
Spray Drying
Selec4vity 99%
(17 patents)
HIGHLIGHTS Spray drying for Synthesis of therapeutic vectors
• One-pot encapsulation of amphiphilic drugs
• Spray synthesis of Fe(BTC) MOFs nanoparticles.
La piste de développement la plus prome2euse et pourquoi?
COUPLAGE CHIMIE DOUCE / PROCEDES PAR EVAPORATION
Excellente flexibilité contrôle thermodynamique / cinétique Compatibilité avec les contraintes d’industrialisation et de production
Diminuer les coûts de mise en œuvre Faible impacte environnemental
Ex.
PROCEDES SOL-GEL / MICROFABRICATION
500 nm
