News LICSEN 2019-2023

20/12/2023 - Soutenance de thèse de Nathan Ullberg

La soutenance de thèse de Nathan Ullberg portant sur le sujet « Étude de la visibilité de matériaux 2D semiconducteurs et de leur densité de charge dans des dispositifs électroniques par les techniques de microscopie optique IRM et BALM » a eu lieu le mercredi 20 décembe 2023 à 13h30 au Bât. NeuroPsi. Cette thèse était dirigée par Vincent Derycke.

 

15/12/2023 - Journée des Doctorantes et Doctorants du NIMBE

Bravo aux dix représentants du LICSEN pour leurs présentations lors de la traditionnelle Journée des doctorantes et doctorants du NIMBE qui s'est déroulée le 15 décembre. Leurs exposés ont particulièrteemt bien mis en évidence le contexte et les avancées de leurs reherches.

 

20/10/2023 - Soutenance de thèse de Yuemin DENG

La soutenance de thèse de Yuemin DENG portant sur le sujet « Extraction liquide-liquide en milieu supercritique et désextraction associée » a eu lieu le vendredi 20 octobre 2023 à 14h au Bât. Henri Moissan. Cette thèse était dirigée par Jean-Christophe Gabriel.

Les terres rares sont utilisées dans une grande variété de technologies modernes, telles que les smartphones et les véhicules électriques. Ces dernières années, en raison de la demande croissante et des limites d'approvisionnement, le recyclage des terres rares contenues dans les déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEEs) suscite un intérêt croissant. Le recyclage permet non seulement de récupérer des ressources précieuses, mais aussi de réduire l'impact sur l'environnement associé aux processus d'extraction et d'exploitation minière. L'extraction liquide-liquide est une méthode essentielle dans le procédé d'hydrométallurgie afin de purifier ou concentrer les métaux cibles. Néanmoins, l'extraction liquide-liquide classique nécessite l'utilisation d'une grande quantité de solvant organique. Afin de réduire l'impact sur l'environnement et rendre le procédé plus écologique, un solvant de remplacement potentiel est le CO2 dans son état supercritique (scCO2). En effet, le CO2 est un solvant non toxique, ininflammable, inerte, facilement disponible en grande quantité et ayant un point critique modéré en termes de température et de pression. Cependant, l'une des principales limitations à son utilisation est que la molécule de CO2 est non polaire et a un pouvoir de dissolution des ions limité, ce qui le rend moins efficace pour l'extraction lorsqu'il est utilisé sous sa forme pure. Une solution à ce problème consiste à utiliser des molécules extractantes spécifiquement conçues pour le scCO2. 
 

13/10/2023 - Soutenance de thèse de Daniel MEDINA-LOPEZ

La soutenance de thèse de Daniel MEDINA-LOPEZ portant sur le sujet « Synthèse et propriétés optiques de nanostructures de graphène » a eu lieu le vendredi 13 octobre 2023 à 14h à l'amphi Bloch. Cette thèse était dirigée par Stéphane Campidelli.

In recent years, graphene has captured significant attention due to its excellent mechanical, thermal, and electrical properties. However, the absence of a bandgap in graphene constitutes a barrier for applications in optics and optoelectronics. To overcome this limitation, bandgap engineering involving the nano-structuration of graphene has been developed over the years. This thesis work focus on the bottom-up synthesis and optical studies of two nanostructured graphenic objects: graphene quantum dots (GQDs) and graphene nanomeshes (GNMs). The tendency of nanographene materials to aggregate via π-stacking interactions constitutes a limitation in the study of their intrinsic optical properties. Thanks to the bottom-up approach, it is possible to control the structure's size, shape, and edges with atomic precision, enabling the design of specific architectures to limit the aggregation process. The first part of this thesis is dedicated to the synthesis of a family of rod-shaped graphene nanoparticles that exhibit a high solubility thanks to the integration of bulky functional groups into their structure. Thanks to this enhanced solubility and processability, an accurate description of the photophysical properties of these GQDs, combining experimental and theoretical data, was possible. The second part explores on further increasing the solubility of GQDs by expanding the strategy employed in the rod-shaped family and by breaking the purely two-dimensional character of GQDs through twisted or helical structures. The last section is dedicated to the synthesis of different organic precursors and their deposition on metallic surfaces for their assembly into GNMs.

Exemple de publication associée: Nature Communications 14, 4728 (2023).
 

19/09/2023 - Soutenance de thèse de Fabien OLIVIER

  La soutenance de thèse de Fabien Olivier portant sur le sujet « Etudes de procédés hydrométallurgiques de recyclage de métaux contenus dans les composants électroniques de circuits imprimés » a eu lieu le mardi 19 septembre 2023 à 8h30 à l'INSTN. Cette thèse était dirigée par Jean-Christophe Gabriel.

La gestion des déchets électroniques est une préoccupation mondiale en raison d’un manque généralisé de législation, conduisant à des données officielles sur la génération de déchets électroniques limitées. Les mines urbaines, où les déchets électroniques s'accumulent, présentent une réelle opportunité pour l’approvisionnement en métaux. La pyrométallurgie est aujourd'hui le procédé le plus utilisé pour le recyclage des déchets électroniques, mais présente des limites (taux de recyclage, rejets toxiques). Dans ce contexte, de nouveaux procédés dits hydrométallurgiques ont été développés sur une plateforme microfluidique automatisée et instrumentée. La microfluidique apporte de nouvelles connaissances sur les cinétiques d’extraction ainsi que sur les mécanismes associés. Elle permet de limiter les déchets liquides générés et plus généralement son empreinte carbone. La plateforme permet de réaliser des études d'extraction de métaux, en tirant avantage de l'analyse en ligne par fluorescence X. Des extractions liquide-liquide ont été plus particulièrement mises en oeuvre, dont des paramètres cinétiques clés ont été déterminés. La plateforme a également été améliorée en tant qu'outil millifluidique pouvant étudier des procédés d'extraction solide-liquide. Afin de rendre les études d’extraction plus efficaces, un nouveau module de mélange a été conçu et ajouté à la plateforme. La validation de cette nouvelle brique a été effectuée à l'aide d'un autre module microfluidique utilisant un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier. Cet outil permet la mesure précise de l'activité chimique d'un solvant, ce qui a aidé à la validation du module de mélange.

Exemple de publication associée: Chemical Engineering Journal 454, 140306 (2023).
 

06/08/2023 - Interplay of structure and photophysics of individualized graphene quantum dots

Nature Communications 14, 4728 (2023)

New results from the collaboration between CEA/LICSEN, ENS Paris-Saclay/LUMIN and University of Mons/LCNM have just been published. Special congratulations to Daniel and Thomas!

Abstract : Nanographene materials are promising building blocks for the growing field of low-dimensional materials for optics, electronics and biophotonics applications. In particular, bottom-up synthesized 0D graphene quantum dots show great potential as single quantum emitters. To fully exploit their exciting properties, the graphene quantum dots must be of high purity; the key parameter for efficient purification being the solubility of the starting materials. Here, we report the synthesis of a family of highly soluble and easily processable rod-shaped graphene quantum dots with fluorescence quantum yields up to 94%. This is uncommon for a red emission. The high solubility is directly related to the design of the structure, allowing for an accurate description of the photophysical properties of the graphene quantum dots both in solution and at the single molecule level. These photophysical properties were fully predicted by quantum-chemical calculations. 

Voir aussi le Fait-Marquant en français ici.

 

06/2023 - ENGIE et le CEA lancent la chaire industrielle «PROSPER-H2». Le LICSEN partenaire du projet

 La production de carburants solaires, dont l’hydrogène solaire, est l’une des technologies bas-carbone de rupture qui pourrait contribuer à l'accélération de la transition énergétique. Cependant, les dispositifs photoélectrochimiques, qui permettent la capture directe de l’énergie solaire et son stockage sous forme de molécules, peinent à se concrétiser. CRIGEN, un des principaux laboratoires d’ENGIE Research et Innovation, travaille à amener ces technologies à l’échelle industrielle à travers plusieurs projets. Le CEA développe de son côté les technologies pour la production de carburants de synthèse et de carburants solaires, au sein de ses programmes « Hydrogène » et « Economie circulaire du carbone ». La chaire « PROSPER-H2 » combinera donc les efforts d'ENGIE R&I, de cinq laboratoires du CEA, dont trois unités mixtes de recherche avec le CNRS et les universités Grenoble-Alpes ou Paris-Saclay, à Grenoble, Marcoule, Saclay et au sein de l’Institut national de l’énergie solaire (INES) ainsi que du laboratoire PACTE de Grenoble. Les équipes du CEA apporteront leur expertise en chimie des matériaux, électro catalyse et photo-électro-catalyse afin de développer de nouveaux matériaux aux performances améliorées. Retrouver l'intégralité de cette info ici.

 

23/06/2023 - Fête de la musique et du sport

 Bravo aux étudiants du Licsen qui ont valeureusement représenté le laboratoire lors de la Fête de la Musique et du Sport (course de relais annuelle du CEA Paris-Saclay). Ils n'ont pas gagné, certes, mais l'esprit d'équipe était bien au rendez-vous.

 

07/03/2023 - Soutenance de thèse Nicolas Blanchard

La soutenance de thèse de Nicolas Blanchard portant sur le sujet « Mise en place et utilisation de méthodes électroanalytiques pour quantifier le transport des espèces chargées dans des cathodes sans platine pour PEMFC » a eu lieu le Mardi 7 mars 2023 à 14h à l'Amphi Bloch. Cette thèse était dirigée par Renaud Cornut et co-encadrée par Bruno Jousselme.

 

26/01/2023 - Soutenance de thèse de Lina Cherni

  La soutenance de thèse de Lina Cherni portant sur le sujet « Exfoliation de phases minérales 2D, leurs dépôts en couches minces et applications » a eu lieu le Jeudi 26 Janvier 2023 à 14h à l'INSTN. Cette thèse était dirigée par Jean-Christophe Gabriel et co-encadrée par Patrick Davidson (LPS Orsay).

Cette thèse est dédiée à l’étude d’une sélection de matériaux 2D formés par des couches chargées négativement, notamment l’acide phosphatoantimonique, la bentonite et des aluminophosphates lamellaires. Leur exfoliation en phase liquide permet l’étude de leurs propriétés à l’échelle nanométrique. Dans le cadre de cette thèse, nous rapportons les premiers essais d’exfoliation des aluminophosphates lamellaires dans des solvants verts. Tout comme les argiles, l’acide phosphatoantimonique donne une suspension colloïdale dans l’eau. Cette dernière se caractérise par un pH acide. L’étude de sa neutralisation par ajout de bases alcalines a permis de découvrir un comportement inédit de ces feuillets. Nos travaux montrent que ces derniers arrivent à repasser de leur état exfolié à l’état cristallin. Étant exfoliés, ces matériaux sont utilisés pour développer des formulations par ajout de molécules tensioactives. Ces dernières vont être utilisées pour réaliser des dépôts de couches mince par la méthode de dépôt par la bulle de savon. Cette méthode est basée sur le transfert des nanofeuillets confinés dans un film d'eau stabilisé par les molécules tensioactives. Cette approche permet d’obtenir des dépôts d’épaisseurs variables et contrôlables, allant de la monocouche à des multicouches en ajustant la concentration des nanoparticules. De plus, cette approche permet le transfert de films de nanofeuillets sur des surfaces de différentes natures ce qui ouvre de nombreuses perspectives d’utilisation. Ceci est illustré dans cette thèse par nos premiers résultats pour la formation de couche de protection anti-graffiti. 

 

10/01/2023 - HDR de Frédéric Oswald

 Mardi 10 janvier, Frédéric Oswald a présenté ses travaux d'HDR intitulés « Matériaux pour la transition énergétique : synthèse, mise en forme et stabilité ».

Pus de 75 % de la demande énergétique mondiale est satisfaite par des ressources énergétiques traditionnelles non durables, principalement basées sur le charbon, le gaz naturel et le pétrole. L'accélération de la croissance démographique mondiale et l'ère post-industrielle font apparaître une demande énergétique sans précédent, responsable de problèmes environnementaux, sociétaux et économiques critiques. Des technologies tirant parti des sources d'énergie renouvelables telles que le soleil, le vent, la biomasse, l'hydraulique et la géothermie sont aujourd’hui étudiées et développées. La lumière du soleil a un énorme potentiel en tant que source d'énergie, qui peut être transformée en électricité ou en chaleur avec un impact minimal sur l'environnement. Le déploiement du photovoltaïque représente une action concrète pour atténuer la consommation des combustibles fossiles, et parmi toutes les cellules solaires développées, les cellules solaires à pérovskite (PSC) sont récemment ap-parues comme un concurrent sérieux pour la prochaine génération de technologies photovoltaïques, attirant l'attention croissante de la communauté scientifique et des industriels. Les PSC ont montré une croissance incroyable en termes d'efficacité en seulement quelques années et les matériaux pérovskites peuvent être utilisées dans diverses applications telles que les dispositifs électroluminescents, les photodétecteurs ou les memristors. Une large gamme d'architectures et de méthodes de fabrication ont été proposées, ainsi que plusieurs compositions de pérovskite suggérant que les per-formances de ces dispositifs sont encore loin d'être totalement optimisées. De plus, les PSC sont sensibles aux tempé-ratures élevées, aux rayons UV, à l'humidité et à l'oxygène : des facteurs qui pour l’instant limitent leur stabilité et entravent leur commercialisation.

 

12/12/2022 - Soutenance de thèse de Ndrina Limani

  La soutenance de thèse de Ndrina Limani portant sur le sujet « Analyses électrochimiques multi-échelles, du macro au nano, de la réduction de l’oxygène par un catalyseur sans métaux nobles. » a eu lieu le Lundi 12 Décembre 2022 à 14h30 au Bât. Henri Moisan de l'Université Paris-Saclay. Cette thèse dirigée par Renaud Cornut et co-encadrée par Bruno Jousselme faisait partie du projet EU ITN Sentinel

L'évaluation de l'activité catalytique pour la réduction de l’oxygène est cruciale pour prédire et améliorer les performances des piles à combustible. Ceci est particulièrement important pour l'évaluation de la sélectivité de la réaction, étant donné que la production de H2O2 dans les piles à combustible à membrane échangeuse de protons entraine une dégradation rapide de leurs performances. Ce travail de thèse s’appuie sur plusieurs techniques de caractérisation électrochimique pour étudier un catalyseur sans métaux noble. Une première étude par la méthode disque-anneau (RRDE) a mis en évidence l'influence du chargement des électrodes sur l’allure des voltammogrammes et le nombre d'électrons transférés. Un cadre théorique original considérant la résistance des agglomérats est développé pour interpréter les résultats et comprendre l’impact des conditions de préparation des encres sur les performances mesurées. Ensuite, la microscopie électrochimique (SECM) est utilisée pour étudier des chargements en catalyseur plus faibles. Une nouvelle méthodologie utilisant successivement 2 microélectrodes (une en Au pour la détection de la réduction d'O2 et successivement une en Pt pour l’oxydation d'H2O2) a été développée. Cette approche apporte des informations intéressantes sur la capacité du catalyseur à produire du peroxyde, mais l’impact du chargement est toujours significatif. Finalement, l’activité catalytique d’agglomérats individualisés a été investie via la technique électrochimique SECCM. La même activité est obtenue pour différents agglomérats ayant différentes teneurs en Nafion. Le couplage de l'étude électrochimique à des analyses MEB a permis de corréler la morphologie des agglomérats à leur activité catalytique. 

 

12/09/2022 - Soutenance de thèse de Robin Dürr

 La soutenance de thèse de Robin Dürr portant sur le sujet « Potential Electrocatalysts for Water Splitting Devices - A Journey Through the Opportunities and Challenges of Catalyst Classes » a eu lieu le  12 Septembre 2022 en Suède. Cette thèse faisait partie du projet EU ITN eSCALED (European School on Artificial Leaf : Electrodes Devices) et était co-dirigée par Bruno Jousselme (CEA France), Leif Hammarström (Uppsala Univ. Suède), Vladimir Atanasov (Stuttgart Univ. Allemagne), Antoni Llobet (ICIQ Espagne) et Stephanie Narbey (Solaronix Suisse).

 

05/04/2022 - Renaud Cornut 1er prix du challenge CEA "3 minutes pour une invention 2022"   

 12 "inventeurs" du CEA Paris-Saclay étaient invités à présenter en 3 minutes leur invention, ce mardi 5 avril 2022 entre 9h et 13h, dans l'Amphi Horowitz à l'INSTN. Renaud Cornut présentant son invention "d'un analyseur de couche anti corrosion" remporte le 1er Prix du Jury. Félicitations! Le second Prix est attribué à Stéphane Prost de l'Institut Jacob pour le développement de ses recherches sur "Epuiser les cellules souches leucémiques pour éviter les rechutes des cancers du sang". Le coup de coeur du public est attribué à Christian Moguet de l'Institut Joliot pour sa découverte sur la "détection d'une activité enzymatique des β-Lactamases".

 

13/01/2022 - Fait Marquant : Le CEA et la NTU résolvent ensemble des problématiques clés pour un meilleur recyclage des déchets électroniques

 Un nouveau Fait Marquant issu de l'actvité de Jean-Christophe Gabriel est en ligne depuis le 13/01. Retrouvez le texte intégral ici: "Le CEA et la NTU résolvent ensemble des problématiques clés pour un meilleur recyclage des déchets électroniques".

Résumé : Depuis fin 2018, l'Alliance NTU Singapour - CEA pour la recherche en économie circulaire (SCARCE), premier laboratoire commun du CEA localisé à l’étranger, focalise ses efforts sur le recyclage des déchets électroniques. De façon très transversale, le DRF/NIMBE avec ses partenaires de la Direction des Energies (CEA-DES) ou de la Direction de la Recherche Technologique (CEA-DRT) et la NTU s’intéressent notamment à la levée de points bloquants. Ces efforts communs ont récemment conduit à plusieurs publications dans le domaine du tri des déchets, du développement rapide de procédés d’extraction et de la réutilisation des matériaux produits.

 

13/01/2022 - Journée Annuelle du LabEx NanoSaclay 

 La Rencontre Annuelle du LabEx NanoSaclay a eu lieu le jeudi 13 janvier. A noter 2 présentations de chercheurs du LICSEN: Stéphane Campidelli et daniel Medina-Lopez ont présenté le projet BOGART (projet Flagship NanoSaclay 2020-2024) "Bottom-up Synthesis of Graphene Related Materials" et Geraldine Carrot a présenté le projet COPOBAC "Films Plastiques Bactériostatiques" (projet valorisation 2020).

 

03-07/01/2022 - AJELIS et le LICSEN au CES de Las Vegas 

 La start-up Ajelis, sa présidente Ekaterina Shilova et l'un de ses cofondateurs chercheur au LICSEN Pascal Viel étaient présents cette année au CES de Las Vegas sur le stand du CEA. Retrouver à ce sujet sur le site du CEA l'article "Ajelis et ses fibres dépolluantes" (Issue d’un partenariat entre le CEA et l’Université Paris-Sud, la start-up Ajelis conçoit des matériaux filtrants pour la dépollution des effluents industriels, la récupération et le recyclage des métaux ainsi que pour l'épuration de l'air).

 

09/11/2021 - Conférence-débat de l'Académie des sciences "Recyclage et Chimie"

  L'Académie des sciences organise une Conférence-débat sur le thème "Recyclage et Chimie" le mardi 9 novembre de 14h30 à 17h30, dans la Grande salle des séances de l’Institut de France. Cette conférence sera également diffusée en direct sur la chaîne YouTube de l'Académie des sciences. A noter à 15h10 une contribution intitulée "L’extraction raisonnée : une opportunité pour un recyclage local des métaux stratégiques" par Thomas Zemb (co-auteur Jean-Christophe Gabriel, voir sur la vidéo la séquence débutant à 37'35").

Voir le programme complet

 

20/10/2021 - Soutenance de thèse d'Alice Boudet

 La soutenance de thèse d'Alice Boudet portant sur le sujet « Etude à l’échelle de l’agglomérat de catalyseurs sans platine pour l’ORR : caractérisations à sonde locale et modélisation en pile » a eu lieu le Mercredi 20 Octobre à 14h00, à l’amphithéâtre J. Talairach de NEUROSPIN. Thèse dirigée par Bruno Jousselme et encadrée par Renaud Cornut. 

Fuel cell electric vehicles are envisioned to take part in the replacement of the current carbon-emitting thermal vehicles. However, the reduction of their cost implies the development of platinum-free catalysts, which involve specific issues concerning their integration into the PEMFC fuel cells. Notably, these new materials form thick catalyst layers in which the transportation of the electroactive species needs to be carefully managed. The agglomerate is a key feature affecting the accessibility of the active sites and there is a need to develop characterization techniques enabling to study catalytic materials directly at the scale of the agglomerate. In this thesis, we propose to study Pt-free materials for ORR at agglomerate scale with two local probe characterization techniques: scanning electrochemical microscopy (SECM) and AFM. These techniques enable to link the electrocatalytic activity of a material to its agglomeration state. A protocol of characterization is developed and several Pt-free catalysts provided by partners of the European project PEGASUS are studied in order to compare their performances. Moreover, characterizing a material at agglomerate scale gives access to its intrinsic catalytic properties. Thus, a method for extracting kinetic parameters from the SECM measurements with the help of numerical modeling is developed. The exchange current density and the selectivity of the catalyst are determined and compared to the literature. An ohmic resistance leading to important performance losses is brought to light and interpreted as local ohmic drop at the catalyst agglomerates. Finally, a numerical model at single cell scale including the parameters determined with SECM is built in order to study the catalyst layer and agglomerate parameters affecting the global cell performance. This model confirms the importance of controlling the agglomerate structure in order to optimize the global performance in a fuel cell.

 

22/06/2021 - Comprendre et expérimenter l'énergie solaire dès l'école élémentaire 

  Au travers de deux interventions dans des écoles élémentaires (Ecole Louis Moreau de Massy le 22/06/21 et Ecole Jules Verne de Chatillon le 01/07/21), Frédéric Oswald amène ce jeune jeune public à s'interroger sur les énergies du futures et plus particulièrement sur l'énergie solaire. Les élèves ont pu également participer directement à la réalisation de cellules solaires à colorant (à base de myrtilles).  

 

05/05/2021 - Bernard Geffroy sur France Culture dans l'émission La méthode scientifique 

 Le reportage du jour : Reportage au Laboratoire d'Innovation en Chimie des Surfaces et Nanosciences au CEA de Saclay avec Bernard Geffroy, ingénieur et chercheur, spécialiste de l’électronique organique, une alternative à l’électronique basée sur du silicium, qui développe notamment des nouvelles générations de semiconducteurs organiques pouvant être incorporés dans des OLED, des diodes organiques électroluminescentes.

A retrouver en podcast sur le site de l'émission: la méthode scientifique du 05/05/21 "Silicium entre terre et mer"

 

04/2021 - La start-up Ajelis vue par le magazine Défis CEA

 Dans le numéro 242 (Mars/Avril 2021, p. 35) du magazine Défis CEA, Pascal Viel (CEA, Nimbe, Licsen) présente les activités de la start-up Ajelis co-fondée avec Ekaterina Shilova (présidente d'Ajelis) et Vincent Huc (Université Paris-Saclay). Retrouvez l'article à la page 35 de ce numéro des Défis CEA

 

 

08/04/2021 - Thèse de Thomas Petenzi

 La soutenance de thèse de Thomas Petenzi  « Relation entre la structure et les performances d’électrodes positives composées de matériaux carbonées 1D pour les batteries lithium-air non-aqueuses. » a eu lieu le 8 avril à 10h en visio. Thèse dirigée par Bruno Jousselme et co-encadrée par Renaud Cornut. 

Catalysts based on carbon nanotubes for Lithium-Air batteries : Society's need for mobile energy storage (electric vehicles) will far exceed that addressed by lithium-ion batteries. As a result, there is an intense interest in possible alternatives. The lithium-air (Li-O2) battery, whether based on aqueous or non-aqueous electrolytes, is one of such alternative. It possesses a theoretical specific energy significantly greater than Li-ion batteries, and therefore could transform energy storage. However, today many challenges limit the realization of rechargeable Li-O2 battery with competitive performances. In this general context, the Ph.D. project concerns the study at the fundamental level of the use of functionalized Carbon Nanotubes as catalyst for the Oxygen Reduction Reaction in organic media and their insertion in Li-Air Batteries. The understanding of the full electrochemical/chemical reactions that occur at the surface and in the volume of the cathode materials during repeated charging and discharging will be deeply investigated to develop the rational design of improved cathodes and synthesize new materials.

La thèse s'inscrit dans le care du projet ANR Eccentric.

 

10/03/2021 - Thèse d'Hanine Kamaleddine 

 La soutenance de thèse d'Hanine Kamaleddine  « Fonctionnalisation de nanotubes de carbone pour la fabrication de batteries Lithium/Soufre et Lithium/Organique » a eu lieu le 10 mars à 10h à l'Orme des Merisiers et en visio. Thèse dirigée par Stéphane Campidelli (CEA-Saclay Licsen) et Céline Barchasz (CEA Grenoble, Liten). 

Functionalized carbon nanotubes for Lithium/Sulphur and Lithium/Organic batteries : Lithium/organic batteries are receiving a lot of attention for energy storage. The interest of these batteries lies in their organic electrode materials, prepared from abundant, inexpensive and easily recyclable precursors. However, organic materials have two major disadvantages: their dissolution in organic electrolytes and their low electronic conductivity. The work carried out during this thesis aims at developing organic active materials for the positive electrodes of lithium batteries. In order to overcome the problematics of active material dissolution and poor electronic conductivity, the strategy is to graft covalently the electroactive molecules onto carbon nanotubes, via the chemical reduction of diazonium salts. The first part of this thesis is devoted to the grafting of anthraquinone active material onto different carbon electrodes, and their chemical and electrochemical characterizations. A detailed study of the chemical grafting procedure is carried out to better understand the grafting process and its limitations. In the second part of this thesis, other electroactive molecules (phenanthrenequinone, naphthoquinone, benzoquinone and a molecule containing disulfide bonds) are synthesized and grafted onto nanotubes. The results show that the rate of grafting onto nanotubes is low regardless of the nature of the grafted electroactive molecule.

Exemple de travail associé: ChemElectroChem 5, pp.1732-1737(2018).

 

15/12/2020 - Thèse de Sarah Bernardi

 La soutenance de thèse de Sarah Bernardi « Surfaces polymères antibactériennes à base de polyionènes : synthèses et études aux interfaces en physico-chimie et biologie » a eu lieu le mardi 15 décembre à 14h à l'INSTN (CEA Paris-Saclay) et en visio. Thèse dirigée par Géraldine Carrot. 

Polyionenes based antibacterial polymer surfaces : synthesis and studies at the interface in physico-chemistry and biology : bacterial contamination of surfaces is one of the most pressing concerns for the medical and the food industries. In order to act prior to the biofilm formation, we chose a preemptive strategy by creating contact-bioactive surfaces to inhibit bacteria without releasing bioactive agents. The main objective of this thesis is to prepare such surfaces by covalently grafting polyionenes (PI) and to study their biological characteristics, as well as the influence of the polymer structure on these properties.PI possess both powerful and versatile antimicrobial properties, which can be controlled by fine-tuning the charges/hydrophobic spacers ratio. A range of PI was synthesized by varying both the length and the nature of the spacers (aliphatic and ether), as well as the molecular weight, in order to evaluate the impact of these parameters on antibacterial activity and cytotoxicity. The aliphatic series was found to be more bacteriostatic, with an efficiency gradient that increases with the length of the aliphatic spacer.The aliphatic PI were then covalently grafted onto glass surfaces and silicon wafers using a sequential procedure combining polydopamine coating, diazonium salts induced polymerization and surface polyaddition. The chemical steps were characterized in detail via various surface analysis techniques (XPS, energy and zeta potential measurements). Antibacterial properties of the grafted surfaces were then evaluated by adhesion tests (total flora observations and enumerations of viable cultivable flora). PI-grafted surfaces were shown to display effective and versatile antibacterial properties, associated with a pro-adhesive effect. Cytotoxicity tests also demonstrated the absence of release and the non-toxicity of these materials. X-ray and neutron reflectivity experiments were performed on PI grafted chains to determine the thickness of polymers layers and to establish a link between the chains conformation and their mechanism of action towards bacteria.During this thesis, three procedures were developed to covalently functionalize polyethylene (PE) surfaces, the main component of food packaging. Firstly, PI were grafted onto PE with a chemical process similar to the one performed on glass. Secondly, a PI based ink was prepared to functionalize the PE film with an ink-jet printing process. Lastly, in order to develop a more industrializable process, PI were incorporated in bulk during the extrusion of PE films. For each procedure, we evaluated the possibility of their applications by characterizing their antimicrobial and cytotoxicity properties.

Exemple de travail associé: voir le Fait Marquant ci-dessous (22/09) et les articles ici 

 

12/11/2020 - Thèse de Manel Hanana

  La soutenance de thèse de Manel Hanana « Fonctionnalisation de nanotubes de carbone par une approche non covalente pour l’électrocatalyse et l’optoélectronique » a eu lieu le jeudi 12 novembre 2020 à 14h à l'Orme des Merisiers (Amphi Bloch, CEA Paris-Saclay) et en visio. Thèse dirigée par Stéphane Campidelli. 

Exemple de publication associée: New J. Chem. 42, 19749 (2018).

 

01/10/2020 - Jean-Christophe Gabriel rejoint l'équipe

 Le Licsen est particulièrement heureux daccueillir Jean-Christophe Gabriel ainsi que ses étudiants en thèse Lina Cherni et Fabien Olivier. Jean-Christophe dirige notamment le laboratoire commun CEA/NTU-Singapour Scarce (Singapore-CEA Alliance for Research in Circular Economy, laboratoire franco-singapourien). Retrouvez les dernières infos sur ce projet ici: « SCARCE : 18 mois de collaboration entre une université de Singapour et le CEA ».

 

22/09/2020 - Fait Marquant : Nouvelles surfaces antibactériennes efficaces et modulables par greffage robuste de polyionènes 

Cover of the October 2020
issue of the journal

La contamination bactérienne des surfaces est une problématique majeure dans de nombreux domaines, comme le médical ou l’agroalimentaire. La physiologie particulière des bactéries en surface et le développement de souches multi-résistantes sont deux facteurs qui réduisent l'efficacité des agents antimicrobiens.

Afin d’agir en amont de la formation du biofilm, dès la première étape de bio-adhésion, la stratégie retenue, dans le cadre du projet BRICAPAC (ANR PRCE), est de réaliser des surfaces bioactives par simple contact, permettant d'éliminer les bactéries sans relargage d’agents actifs. La solution trouvée par l'équipe du NIMBE/LICSEN, en collaboration avec une équipe de l'UMR SayFood INRAE-AgroParisTech, est de fonctionnaliser la surface de matériaux d’intérêt pour le domaine agroalimentaire, via le greffage covalent de polymères antibactériens. L'étude fait le lien entre la structure des polymères greffés et les propriétés biologiques obtenues. Contact : Géraldine Carrot. Lire la suite ici

Voir aussi: "Robust grafting of polyionenes: new potent and versatile antimicrobial surfaces", S. Bernardi et al,  Macromolecular Bioscience (2020).

 

26/07/2020 - Fait Marquant : Structure, captation cellulaire et toxicité de nanoparticules métalliques greffées de polymères pour la nanomédecine 

Les nanomédicaments sont considérés comme des thérapies prometteuses pour le traitement du cancer. Cependant, leur utilisation clinique reste encore limitée, dû en partie au fait que leur comportement biologique n'est pas encore vraiment élucidé. Extraire des théories générales à partir de la grande variété de nanoparticules et des conditions de leur utilisation reste en effet difficile, et les techniques pertinentes font défaut pour obtenir des informations in situ. Dans ce travail, ces deux aspects du problème sont abordés en combinant des nanoparticules modèles de nature variable avec des outils in situ basés sur des techniques de diffusion de aux petits angles (SAS, rayons X ou neutrons). La stratégie repose sur le développement d’une bibliothèque de nanoparticules greffées de polymères avec des cœurs d’or identiques, afin de réaliser une étude systématique de leurs interactions avec les systèmes biologiques. Il est ainsi montré qu'une modulation de la chimie des polymères modifie les propriétés de surface, tout en conservant la même structure des nanoparticules, ce qui permet une comparaison fiable entre les objets [...] Lire la suite ici

Collaboration: NIMBE/Licsen (contact Géraldine Carrot) & NIMBE/Lions (contact Jean-Philippe Renault)

Voir aussi: J. Mater. Chem. B (2020) et ACS Appl. Bio Mater. 2, 144 (2019)

 

16/10/2019 - Thèse de Kevin Jaouen

  La soutenance de thèse de Kévin Jaouen « Backside Absorbing Layer Microscopy : a new tool for the investigation of 2D materials » a eu lieu le mercredi 16 octobre 2019 à 14h à l'Orme des Merisiers (Amphi Bloch, CEA Paris-Saclay). Thèse dirigée par Vincent Derycke et Renaud Cornut. 

Exemple de publication associée:  Nanoscale 11, 6129 (2019). 

 

11/10/2019 - Thèse de Joffrey Pijeat

 La soutenance de thèse de Joffrey Pijeat, « Anthracenylporphyrin based building blocks for the bottom-up fabrication of nitrogen-doped graphene nanostructures » a eu lieu le vendredi 11 octobre 2019 à 14h  à l'Orme des Merisiers (Amphi Bloch, CEA Paris-Saclay). Thèse dirigée par Stéphane Campidelli.

Exemple de publication associée:  Organic & Biomolecular Chemistry 16, 8106 (2018).

 

30/09/2019 - Thèse de Florian Lebon

 La soutenance de thèse de Florian Lebon « Nano-dispositifs basés sur l'électrogreffage de films minces organiques » a eu lieu le lundi 30 septembre 2019 à 14h à l'INSTN (CEA Paris-Saclay). Thèse dirigée par Bruno Jousselme (co-encadrant Vincent Derycke). 

Exemple de publication associée:  Electrochimica Acta 318, 754 (2019).

 

26/09/2019 - Thèse d'Aurélien Doublet

 La soutenance de thèse d'Aurélien Doublet « Développement d’un primaire d’adhésion anticorrosion sans CrVI pour l’alliage aéronautique Al2024-T3 » a eu lieu le jeudi 26 septembre 2019 à 14h à l'INSTN (CEA Paris-Saclay). Son travail était co-encadré par Guy Deniau, Renaud Cornut et Gaëlle Charrier.

Exemple de publication associée:  RSC Advances 9, 24043 (2019).

 

03/09/2019 - HDR de Renaud Cornut

 

Mardi 3 Septembre, Renaud Cornut a présenté ses travaux d'HDR intitulés « Microscopie électrochimique pour les nanosciences »

L’électrochimie et les nanosciences sont au cœur de ce que le chimiste peut réaliser pour accompagner la transformation de notre mode de vie de manière à le rendre durable. En effet, les nanosciences ont un potentiel énorme dans de nombreux champs d’application comme l’électrocatalyse ou l’électronique, mais elles génèrent des systèmes complexes, qui ne peuvent être étudiés avec les outils analytiques existants : il faut mettre en place de nouvelles stratégies de mesures qui sont adaptées aux objets étudiés, et aux problématiques que l’on cherche à adresser. Ces outils permettent ensuite de mieux comprendre les matériaux qui sont produits, ce qui permet alors d’entrevoir de nouvelles pistes d’amélioration. Mon activité de recherche consiste justement à rapprocher l’électrochimie et les nanosciences par la mise en place et l’utilisation de méthode d’électrochimie analytique avancées. Elle s’appuie en particulier sur la microscopie électrochimique (ou SECM en anglais). Comme toute microscopie, la microscopie électrochimique est une technique d’analyse locale de surface. Sa résolution -typiquement de l’ordre du micromètre- est certes moins élevée que celles d’autres techniques à sondes locales comme la microscopie à force atomique (AFM) ou à effet tunnel (STM), mais l’intérêt de la SECM réside dans la nature des informations recueillies : elle donne des informations locale sur des propriétés physicochimiques de la surface et non pas seulement sur sa topologie.

 

19/07/2019 - Thèse de Marine Le Goas

 La soutenance de Marine Le Goas « Nanoparticules d’or à couronne polymère modulable : synthèse, interactions avec les systèmes biologiques et propriétés de radiosensibilisation » a eu lieu le 19 juillet 2019 à 14h à l'amphi Bloch du CEA Paris-Saclay. Le travail de Marine était co-encadré par Géraldine Carrot du LICSEN et Jean-Philippe Renault du LIONS.

Exemple de publication associée:  ACS Appl. Bio Mater. (2018).

 

16/07/2019 - Thèse de Lucile Orcin-Chaix - ISMO Orsay

 La soutenance de Lucile Orcin-Chaix « Synthèse et étude de systèmes cœur-coquille à base de nanotubes de carbone » a eu lieu le 16 juillet 2019 à 14h à l'ISMO (Orsay). Lucile a réalisé sa thèse au LAC (Laboratoire Aimé Cotton), dans l'équipe Nanophotonique sous la direction de Jean-Sébastien Lauret. Elle était co-encadrée par Stéphane Campidelli du LICSEN pour les aspects chimie.

Exemple de publication associée: J. Mater. Chem. C (2018).

 

20/12/2018 - Seminar by Prof. Anna Chrostowska (IPREM, Pau)

 ► Prof. Anna Chrostowska, Institut des Sciences Analytiques et de Physicochimie pour l'Environnement et les Matériaux, UMR5254, Université de Pau & Pays Adour will give a seminar entitled « The synergy between theory and experiment in developing the basic science of new heteroaromatic systems  » at 11 am on December 12, Room 26 building 127. (Contact: S. Campidelli).

Abstract: The problem that all chemists encounter more and more often concerns the choice of the most promising target molecule for a given set of specifications. The direct application of difficult, time-consuming, and expensive syntheses, without a deep prior analysis, is oftentimes not optimal. The constant back-and-forth dialectic between computations and experiments creates useful connections between theoretical knowledge and practical use of scientific achievements. This synergistic approach between high-level theory and experiment is now beeing applied more frequently to enhance our comprehension and conceptualization of new systems.  Ultraviolet photoelectron spectroscopy (UV-PES) is a well-established technique to provide ionisation energies of molecules in gas phase. Also, Flash vacuum thermolysis (FVT) or vacuum gas solid reactions (VGSR) coupled with UV-PES proved to be especially suited to generate and analyse in real-time small amounts of short-lived species. These experimental data supported by quantum calculations for the consistency of the assignments of PE spectra provide fundamental information about electronic structure and bonding that is obtained by no other technique. Representative examples to illustrate the advantages and wide applicability will be exclusively chosen from our research, highlighting the synergy between computational electronic structure analysis and characterization by UV-photoelectron spectroscopy to develop a fundamental comprehension of physical and chemical properties of such emerging families of compounds.

 

27/11/2018 - Seminaire du Pr. Patrice Simon (Université Paul Sabatier, Toulouse)

 ► Pr. Patrice Simon (Université Paul Sabatier, Toulouse) donnera un sémiaire intitulé « Dynamique / adsorption des ions dans les milieux confinés : application au stockage électrochimique de l'énergie » le 27  Novembre à 11h,  pièce 26 du Bât. 127. (Contact: G. Deniau).

Résumé: Complémentaires aux batteries, les supercondensateurs permettent de délivrer ou stocker de forts pics de puissance pendant plusieurs secondes. Ils stockent les charges par adsorption réversible des ions d’un l'électrolyte (sous courant électrique) à la surface de carbones poreux. Dans cet exposé, nous montrerons comment le contrôle de la structure poreuse de matériaux carbonés peut améliorer de façon drastique les performances électrochimiques par confinement des ions dans des pores nanométriques. L’utilisation de techniques électrochimiques classiques et avancées (micro-balance à quartz par exemple) avec la RMN ou la modélisation a permis de proposer un mécanisme expliquant l'augmentation de capacité observée dans ces pores nanométriques. D’un point de vue fondamental, ces travaux mettent en lumière la complexité du mécanisme de charge de la double couche électrochimique dans les milieux confinés. Ils permettent également d’envisager la réalisation de supercondensateurs de grande densité d’énergie, élargissant ainsi leur champ d’application.

 

15/11/2018 - Thèse d'Olivier Henrotte

 La soutenance d'Olivier Henrotte « Méthode pour l’analyse de l’activité de la réduction de l’oxygène de catalyseurs sans métaux nobles par microscopie électrochimique » a eu lieu le 5 novembre 2018 à 13h30 à l'amphi Talairach du bâtiment Neurospin (CEA Paris-Saclay). (Contact: B. Jousselme, R. Cornut).

Résumé : La synthèse de catalyseurs sans métaux nobles est une voie prometteuse pour rendre accessible à l’échelle mondiale les piles à combustible. L’analyse électrochimique de ces matériaux n’est pas aisée que ce soit pour comparer les propriétés électrocatalytiques ou pour comprendre le fonctionnement de ces catalyseurs. Ceci provient du fait que la communauté scientifique évalue les performances catalytiques à l’échelle du matériau, donc sur un très grand nombre d’objets dont la réponse est moyennée. Les travaux présentés dans ce mémoire ont mis en place une méthode d’analyse de l’activité électrocatalytique de matériaux sans métaux nobles pour la réduction de l’oxygène en milieu acide par microscopie électrochimique à balayage. Cette approche permet d’étudier aussi bien macroscopiquement que microscopiquement les catalyseurs et d’étudier simultanément plusieurs catalyseurs, ce qui rend plus fiable la comparaison des résultats. Le dispositif présenté dans ce travail a permis de comparer différents catalyseurs avec des compositions proches ainsi que d’étudier l’influence de différents paramètres sur un catalyseur : le chargement, la surface, la masse déposée et la quantité de Nafion ajoutée. Il a aussi été montré qu’il était possible d’étudier la stabilité des catalyseurs via ce dispositif. Ces différents résultats suggèrent que la méthode mise en place est polyvalente et permettra de nombreuses autres études.

 

24/10/2018 - Next Seminar by Prof. Massimo GURIOLI (Department of Physics and Astronomy, University of Florence)

 ► Prof. Massimo GURIOLI from University of Florence and LENS will give a seminar entitled « Optics at the nanoscale: exploitation and imaging » at 11 am on October 24, Room 26 building 127. (Contact: A. Filoramo).

Abstract: The tremendous progress in nanophotonics towards efficient quantum emitters at the nanoscale requires investigation tools able to access the detailed features of the electromagnetic field with deep-subwavelength spatial resolution. This scenario has motivated the development of different nanoscale photonic imaging techniques. Among them superresolution (awarded by Nobel Prize), which, however, is not a near field method. In this talk, we will discuss in detail the difference between superresolution and scanning near field optical microscopy. Then we will overview the possibility in using near field microscopy for optical imaging and engineering at the nanoscale both in semiconductor nanostructures and  photonics nano-resonators.

 

08/10/2018 - Thèse de Julien Lavie

 La soutenance de thèse de Julien LAVIE « Synthèse et propriétés des boites quantiques et nanomeshes de graphène » aura lieu le Lundi 8 octobre 2018 à 14h à l'amphi Bloch (CEA Paris-Saclay). (Contact: S. Campidelli).

Synthesis and properties of graphene quantum dots and nanomeshes: The manipulation of the electronic properties of graphene, and in particular the bandgap opening by nano-patterning, is a crucial issue for both physics and applications. The nanostructuration can be done either through the top-down approach or the bottom-up approach. This bottom-up approach allows controlling at the atomic level the structure of the materials. The aim of this thesis is to prepare graphene quantum dots and graphene nanomeshes (regular arrays of holes in a graphene sheet) by chemical synthesis, and to study their physical properties. In the first part, a “family” of graphene quantum dots was prepared with organic chemistry via Diels-Alder and Scholl reactions and the optical properties were studied both in solution and at the single molecule scale. In the second part, a new type of graphenic structures intermediate between quantum dots and nanoribbons were synthesized and we named them “graphene nanorods”. These objects are one dimensional but have a controlled length compared to nanoribbons prepared via polymerization. Finally, various precursors were synthesized to create graphene nanomeshes. These precursors will allow the formation, using chemical vapor deposition in a scanning tunneling microscope chamber, of nanomeshes exhibiting different structures and morphology.

 

27/08/2018 - Single photon emission from graphene quantum dots at room temperature

 Nature Communications 9, 3470 (2018).

The latest results of a collaboration between researchers at Laboratoire Aimé Cotton, CEA Licsen,  Laboratoire Pierre Aigrain and the Max Planck Institute for Polymer Research have just been published:

Single photon emission from graphene quantum dots at room temperature : Graphene being a zero-gap material, considerable efforts have been made to develop semiconductors whose structure is compatible with its hexagonal lattice. Size reduction is a promising way to achieve this objective. The reduction of both dimensions of graphene leads to graphene quantum dots. Here, we report on a single-emitter study that directly addresses the intrinsic emission properties of graphene quantum dots. In particular, we show that they are efficient and stable single-photon emitters at room temperature and that their emission wavelength can be modified through the functionalization of their edges. Finally, the investigation of the intersystem crossing shows that the short triplet lifetime and the low crossing yield are in agreement with the high brightness of these quantum emitters. These results represent a step-forward in performing chemistry engineering for the design of quantum emitters.  (Contact Licsen: Stéphane Campidelli).

 

31/07/2018 - Fait Marquant : Spectroscopie de fluorescence femtoseconde d'un nouveau colorant "Push-Pull" 

Étude par spectroscopie de fluorescence femtoseconde d'un nouveau colorant

Les nouveaux résultats issus de la collaboration entre deux équipes de l'IRAMIS: LIDYL/DICO et NIMBE/LICSEN viennent de donner lieu à la parution:

- d'un nouvel article : Femtosecond fluorescence upconversion study of a naphthalimide–bithiophene–triphenylamine push–pull dye in solutionV. Maffeis, R. Brisse, V. Labet, B. Jousselme, T. Gustavsson, Journal of Physical Chemistry A 2018, 122, p5533.

- d'un nouveau Fait Marquant à retrouver dans son integralité ici: Étude par spectroscopie de fluorescence femtoseconde d'un nouveau colorant "Push-Pull" actif pour la conversion de l'énergie solaire


 

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