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Les matériaux au coeur des projets de Charmmmat

Par Aurélie Dureuil

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Créé en 2012, le laboratoire d'excellence se concentre autour des thématiques des sciences de matériaux et de la catalyse homogène bio-inspirée. Des axes de recherches à l'origine de plusieurs publications scientifiques.

Quatre axes thématiques et deux « actions transversales » structurent la recherche mise en place dans le cadre du Laboratoire d'Excellence Charmmmat (ou Charm3at), pour Chimie des architectures moléculaires multifonctionnelles et des matériaux. « Nous avions déjà des discussions pour créer un campus chimie du plateau de Saclay. Au moment du Grand Emprunt, nous avons décidé de regrouper les chimistes des architectures des molécules multifonctionnelles avec ceux des matériaux multifonctionnels », rappelle Jean-Pierre Mahy, coordinateur de Charm3at. Labellisé Laboratoire d'excellence (Labex) en 2012, Charm3at regroupe 16 partenaires et 8 institutions (Université Paris Sud, École Polytechnique, ENS Cachan, Université de Versailles/Saint-Quentin-en-Yvelines, Université d'Évry, CNRS, CEA, École Centrale de Paris). Au total, 360 personnes composent ce Labex autour d'actions de recherche fondamentale et appliquée, de formation et de valorisation. Le budget accordé s'élève à 9 millions d'euros pour la période 2012-2020. « Notre budget est très axé sur la recherche fondamentale. Nous prévoyons de consacrer 6,4 M€ pour la recherche, 1 M€ pour l'enseignement et 1 M€ pour la valorisation et le transfert de technologies. Le reste concerne les frais de fonctionnement », détaille Jean-Pierre Mahy.

 

Quatre axes de recherche pour les projets

 

À mi-parcours, le coordinateur du Labex dresse un bilan positif. Avec 33 publications acceptées et deux brevets déposés, Charm3at entend concentrer ses actions sur quelques projets. « Les deux premières années, nous avons favorisé l'émergence de projets avec des financements d'un an. À partir de 2014, nous avons évalué ce qui marchait bien ou moins bien afin de privilégier le financement pour 3 ans des projets les plus avancés. Cette sélection va s'accentuer afin de favoriser un certain nombre de projets qui présentent des perspectives prometteuses », précise Jean-Pierre Mahy.

Ces projets sont répartis autour des quatre axes de recherches et des deux actions transversales. Le 1er axe se concentre sur la chimie pour les énergies renouvelables et les défis environnementaux. « Les travaux portent sur des systèmes qui permettent de catalyser l'oxydation de l'eau afin de générer des espèces activées d'oxygène et des électrons et protons pour générer de l'hydrogène. Nous avons aussi des résultats intéressants pour la transformation du CO2 en intermédiaires importants pour la synthèse organique », indique Jean-Pierre Mahy. Le 2e axe de recherche porte sur la multi-catalyse. « L'objectif est d'être capable de réaliser une cascade dans un même réacteur, sur le modèle des cascades enzymatiques dans nos cellules. Pour cela, un support portant plusieurs catalyseurs est élaboré et le réactif introduit dans le réacteur subit 3-4 réactions successives qui le transforment en produits sans qu'il soit nécessaire de changer le milieu réactionnel », confie le coordinateur du Labex. Il cite « des choses prometteuses » pour cet axe. Le 3e concerne les solides cristallins hybrides intelligents. Les futurs matériaux hybrides associent une partie organique et une partie métallique. Les applications pourraient être la catalyse et la capture de CO2 et ainsi concerner les travaux des axes 1 et 2 de Charm3at. Le dernier axe de recherche a pour thème : matériaux activés. Autour des matériaux photo et électro-actifs, il « vise à identifier et synthétiser des nouvelles phases matérielles, concevant et produisant des nouvelles structures organisées très performantes et des dispositifs, avec un effort systématique pour contrôler l'organisation de la matière ».

 

Deux actions transversales en soutien

 

En parallèle de ces quatre grands axes de recherche, les deux actions transversales se nomment : « Modélisation, caractérisation et simulation » et « Traitement et assemblage ». Elles visent à « apporter des supports aux axes principaux et à développer des méthodes originales », souligne Jean-Pierre Mahy. La 1re action a permis de mettre au point des simulations pour « développer des cages moléculaires pour la capture de polluants comme le CO2 ou pour fournir des cavités pour mettre des catalyseurs pour faire de la multicatalyse », note le coordinateur du Labex. La 2e action transversale se concentre sur « le développement de méthodes très applicables sur l'assemblage et la mise en forme des matériaux », souligne Jean-Pierre Mahy.

Si la recherche est prépondérante au sein du Labex, Jean-Pierre Mahy n'oublie pas la formation pour laquelle Charm3at a mis en place un programme de financement d'un master 2 et organise des workshops. Du côté de la valorisation, Jean-Pierre Mahy le concède : « c'est plutôt le maillon faible ». Cependant, la valorisation est bien prévue. « On nous demande des projets à haute valeur ajoutée. Ils doivent être ambitieux et à haut risque. Ce ne sont pas des projets qui peuvent donner lieu à de la valorisation dans l'immédiat », ajoute-t-il. Le Labex entend « favoriser le développement d'expertises nécessaires pour passer de résultats fondamentaux à la preuve de concept et aider à la prise de brevets », selon Jean-Pierre Mahy. Deux brevets ont ainsi déjà été déposés au sein du Labex.

CHARMMMAT EN CHIFFRES

- 2012 : création du Labex Charm3at - 360 personnes dans le Labex - 16 partenaires - 8 institutions concernées - 4 axes de recherches - 9 M€ de budget pour 8 ans - 33 publications scientifique

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