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
!"#$%&"'()*"+,!!&'-(
!
%")./"0'()*"+,!!,!(
Versatility in Chemical composition and
structure
Classes I, II Nano-composite
Nano-structuration
Complex nanostructured
Materials
Coatings Monolithes
Fibres Powders
PATTERNING COMPLEXES MOTIFS
Etching, Imprint, lithography (2D, 3D)
Analysis by ellipsometry in
controlled environment
!"#.(-,#(+1,2&!%*3(((
!
!4567489(:8;(<=4>?99?9(@4=(A5B9(CDEF(48.;?B:8;(
<=4<?=7?9G(
Deposition techniques
Applications in Nanotechnologies
Start-up
Liquid/solid/vapour interfaces
Flexibility in operating conditions
Relevant, industry viable, green, low
waste!
':849E=6>E6=?;(B?94<4=469(9<F?=?9(
MeZre au point les ouEls de synthèses (combinaison chimie / procédés)
!"#$%&#%'()*!+,-,.,/+(0123%4$56(-74738()7"9:;<'789=(>987;>%<47=($?#:(@A:>;$?#<B(@AAA:>=(%>74"?738;<4C8$%''#:9=(74D949D;D#874D949D6(
*3'E'%C948((
/'$4%($?#:(:%:7"%$94:(
-#''%49D(-'%:%4(F%:7<?%::9'8()--F6(( G7:9C(<7>H8=(IJ;@J("?7$7:#<(?#94%4<?#<%'("7478#$C=("#''%48=(:%:7K#498(
+#,@(((!1L'@,M(((N7O#,M(((+4O#,M(((*PO%@,Q(((O#,@(((O#,@1&F&(((FH@,R(((!3@,M(((S:,((TO,(((*PU@(((+:,@((V,M((W:AXIN9AXY,@(((GCH4#D(8#'#<%(((%'"?%1Z3%4$5(((9$<X(
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
!"#$%&'()*$!"#$%&'%&("!""
+#,'-$%&'()*$!"#$%&'%&("!""
.&#/0&1)$)*+,$-"./%0123$*04"5"6$'1"78*3/'%"5"9&$,+:&";%,0/'2"<(34"5"=&%>"
23,&4&5$*3)3,'(&)$!"#$%&'%&("!""
!""#$%&'()*+,+("'%*-+%&.&#/*$*-+0)1$2()30).-+*0)*$)4-+&)&#/*$*-+"2(.0%'()-+0)024/-+0#0%.2()$%-+024()(3/-+5$(306$%&#-+%()*.27%'()-+89:;!<=+!>(##&5(2&'()+,+?@ABC-+!DB;!-+8.+E(5&$)-+F8G-+AH(.(I&J-+A(#/2$*0-+B!F8-+?@KL-+>B!-+>?:!8-+>2/*.&#+:&*02-+A8!-+D0)&7#.-+A$#(.-+8?:8B@=!
Me#re au point les ou/ls de synthèses (combinaison chimie / procédés)
!"#$%&'()*$!"#$%&'%&("!""
+#,'-$%&'()*$!"#$%&'%&("!""
.&#/0&1)$)*+,$-"./%0123$*04"5"6$'1"78*3/'%"5"9&$,+:&";%,0/'2"<(34"5"=&%>"
23,&4&5$*3)3,'(&)$!"#$%&'%&("!""
!"#$%&'()&('*+,"*'$%$-,%./*'*%,0,)"&"-1%2%3,4*)&$'2#5,
62783,92783,:'783,;*783,627;3,<-87=3,>?$3,;$3,@3,!2A62<-7B61,3,/1C'2+%3,)$D.$%2&*%,><(3,E*87=3,;*783,
F+$&3,9278A3,*&)G,,MOFs,
!""#$%&'()*+,+("'%*-+%&.&#/*$*-+0)1$2()30).-+*0)*$)4-+&)&#/*$*-+"2(.0%'()-+0)024/-+0#0%.2()$%-+024()(3/-+5$(306$%&#-+%()*.27%'()-+89:;!<=+!>(##&5(2&'()+,+?@ABC-+!DB;!-+8.+E(5&$)-+F8G-+AH(.(I&J-+A(#/2$*0-+B!F8-+?@KL-+>B!-+>?:!8-+>2/*.&#+:&*02-+A8!-+D0)&7#.-+A$#(.-+8?:8B@=!
!"#$%&'("#)"*+'%),-$+,.(&$+/%0"1$%&+23$4"*5+6(,)--(%)'75+$8(,0%(10"5+"("09:)#)6;!
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Vol
H2O
ads
orbe
d (%
)
P/P0
Isotherm Adsorp / Desorp H20
218
219
220
221
222
223
224
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
nm
P/P0
Thickness Adsorption thickness Desorption
1,65
1,7
1,75
1,8
1,85
1,9
1,95
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96
n 70
0nm
RH %
"refractive index Adsorption" "refractive index Desorption"
0
2
4
6
8
10
0 10 20
DV
/ D
r
d / nm
PSD adsorption
U
Viscous drag
Evaporation
Capillarity
Wit
hsd
raw
al
Atmosphere
Solution
<%06$&&)"*5+=.(%(6'$%)&(10"5+<%0,$%1$&5+>0"#$?$"'(-+
Comprendre les aspets fondamentaux (chimie sol-‐gel,
dynamique des interfaces solide/liquide/vapeur).
!"#$%&'()%&*+,'-.*$/0122'3405'6'4777'058'
9%"*:*+,!
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
0 200 400 600
Temperature (°C)
Ind
ex o
f R
efra
ctio
n (
700
nm
)
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00P/Po (H2O)
Vol
H2O
ads
o / V
ool t
otal
(%
)
300 A300D400 A400 D500 A500 D600 A600 D700 A700 D800 A800 D
0 min
25 min
60 min
;"%*221)<''30='/8!
>!9!?@-A'3BC='>?D='*0+1<E8!
?F9GHI;'9;HI-@B@-A!
?+%J*&*+,'3K*(E'!<'B%"L)<8!
-.1<5%&'2+%J*&*+,'3-MH='D?I8!
Développer des techniques d’analyse appropriées (ellipsomètrie)
HIGHLIGHTS
High solar selec-vity (α > 0.94, and ε @873K < 0.28); stable in air at 873K (patented by UPMC/AREVA). Thermally stable sol-gel coatings for solar energy conversion.
!"#$%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%!"#$%&'#$%()*+,&%-!.%-#((+-/#&%
!""#$%#!"#!$%%&'!
#&'$('##)*+,-./0#123!#
45""6#
7'(898.8,(##)*+,-./0#123!#
45""6#:#;#!<=>8?#
linear dependence between the applied voltage and the mean
deflection (2.5 ± 1 pm/V)
Sol-gel routes to Epitaxial alpha-Quartz Thin Films
Epitaxial growth of nanostructured polycrystalline piezoelectric quartz films on Si (100) substrates (Published in Science, Patented by UPMC).
HIGHLIGHTS
!"#$%&"'$&()*+"&',-'
./0!!!
"#$%&$'(&)*!+,!)-!
./0!)-!
10!)-!
"#$%&$'(&)*!20!)-!
1'2*3"4$'&(567 ~ 8'1'9":"45;<$-'= >?@A''BA'5C"'D<ED"&'$D()'46);")56)(:'C(*F*G'
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.
!""#$%#!"#$#
!"#$#
!"#$# !"#$#
!"#$#
!"#$#
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
Top Related