Ecole Doctorale des Sciences

Les objectifs de l’école doctorale thématique en science et ingénierie des matériaux, interfaces et nanostructures (MAIN) sont

• de promouvoir une recherche pluridisciplinaire associant les aspects fondamentaux et appliqués dans les domaines des matériaux (organiques, inorganiques, biologiques et hybrides), des surfaces et interfaces et des nanosciences (nanostructures et nanotechnologies) ;
• d’assurer une formation et un encadrement de qualité aux doctorants réalisant une thèse dans ces domaines.
  

Disciplines

Les recherches dans les domaines des matériaux, des surfaces et interfaces et des nanosciences sont caractérisées par la nécessité d’intégrer un grand nombre de disciplines (biochimie, chimie, physique, physico-chimie, ingénierie…) et d’approches tant théoriques (modélisation et simulation) qu’expérimentales (synthèse et caractérisation).

MAIN regroupe des équipes actives en physique, en chimie, en sciences agronomiques et ingénierie biologique et en sciences de l’ingénieur et forme donc un ensemble cohérent qui aborde les phénomènes et les propriétés des matériaux, des interfaces et des nanostructures, à toutes les échelles, du macroscopique à l’atome, par des approches expérimentales en laboratoire et sur les grands instruments de la recherche européenne, de modélisation et théoriques pour ce qui concerne la synthèse et l’élaboration, la caractérisation, la mise en forme, la fabrication et la mise en œuvre, ainsi que le comportement en service.

MAIN est ouverte à toute adaptation visant à l’accueil de nouvelles équipes désireuses de renforcer les compétences développées au sein de l’école.

Domaines

Parmi les domaines de recherche des équipes participantes à MAIN, sans être exhaustif, on peut citer les sciences de la matière condensée et de la matière molle, les sciences des surfaces et des interfaces, la thermodynamique d’équilibre et de non-équilibre, la mécanique (la tribologie, la rhéologie, l’hydrodynamique, la viscoélasticité, …), l’optique, la photonique, l’électronique, la micro- et la nanoélectronique et la spintronique, la micro- et la nano-fabrication , la catalyse homogène et hétérogène, l’électrochimie, l’ingénierie moléculaire, la physique et la chimie des systèmes biologiques en ce compris leur interaction avec la matière inerte, la fonctionnalisation de biomatériaux, l’évaluation in vitro, préclinique et clinique, la fabrication et la commercialisation.

Méthodes et techniques

Les méthodes théoriques vont de celles de la physique macroscopique à celle de la physique et de la chimie quantique.  Il s’agit de méthodes de modélisation ou de prédiction des propriétés de la matière telles que celles des modèles constitutifs, des différences finies, de la dynamique moléculaire, de Monte Carlo, des liaisons fortes et du calcul ab initio.  Les méthodes multi-échelles et les algorithmes génétiques sont pratiqués également.

L’éventail des méthodes expérimentales utilisées par les équipes participant à MAIN est particulièrement large et comprend une gamme étendue de méthodes de synthèse organique et inorganique, de procédés de mise en œuvre des matériaux, de techniques de micro- et nanofabrication, toutes les méthodes spectroscopiques de la matière condensée (en ce compris les techniques de diffusion aux petits et grands angles des rayons X -en laboratoire et sur synchrotron- et des neutrons), toutes les microscopies (en ce compris les sondes locales, la tomographie, le traitement d’images), les techniques de mesure de propriétés mécanique, la RMN, les mesures thermodynamiques, cinétiques, électriques, magnétiques, mécaniques, les mesures en microgravité, l’analyse structurale, l’analyse quantitative, les méthodes électrochimiques, les techniques de traitement et d’analyse des surfaces.

Thématiques de recherche

Parmi les phénomènes étudiés par les équipes de MAIN, on peut citer les changements de phase, les phénomènes de transport électrique et thermique, les instabilités thermodynamiques, les phénomènes non-linéaires, les processus d’adsorption, de conversion et d’émission de lumière, les phénomènes de surface et d’interface tels que la catalyse, la ségrégation, le mouillage, la corrosion, la passivation, l’électrocatalyse, l’adhérence, l’adsorption et la désorption, la nucléation et la croissance, l’auto-assemblage, la nano-structuration des surfaces, les systèmes micro- et nano-électromécaniques (MEMS & NEMS).  On citera également les interactions particule-solide, les particules pouvant être des photons, des positrons, des électrons, des neutrons, des ions, des molécules ou des nanoparticules. On citera enfin la fonctionnalisation de biomatériaux par des éléments cellulaires (cellules souches) ou moléculaire (facteurs de croissance, peptides bioactifs, composés pharmaceutiques, …), l’évaluation in vitro par tests toxicologiques, de colonisation cellulaires et modulation des fonctions cellulaires.

Parmi les propriétés étudiées, on peut citer les propriétés structurales, optiques, magnétiques, supraconductrices, électroniques, électriques, mécaniques, tribologiques, la biocompatibilité.

Ces phénomènes et propriétés sont exploités par les équipes participantes pour le traitement et le revêtement de surfaces, le développement de procédés de synthèse et d’élaboration à toutes les échelles, à la conception de prototypes, de dispositifs électroniques, de piles à combustible, de senseurs et de capteurs…

Parmi les activités des équipes de MAIN concernant le comportement en service des systèmes, on peut citer le vieillissement et la durabilité, le comportement tribologique, le fluage, le dommage d’irradiation, le comportement thermo-mécanique, le recyclage, le stockage, l’écologie industrielle, l’évaluation du risque.

Matériaux

Les équipes de MAIN abordent les matériaux et les dispositifs structurés à toutes les échelles.

Parmi ceux-ci, on citera les métaux, leurs alliages et les solutions solides, les dispersions, les oxydes et les céramiques, les semi-conducteurs organiques et inorganiques, les matériaux composites, les polymères, les matériaux moléculaires, les protéines et la matière molle en général, les matériaux hybrides, le carbone sous toutes ses formes et ses dérivés, les mousses, les membranes et les bio-matériaux.

Il s’agit aussi de matériaux irradiés, de nanoparticules et de nanopoudres, de nanoparticules assemblées, de nanofils, de films minces et de multi-couches, de matériaux et de surfaces fonctionnalisés et/ou micro- ou nanostructurés.

Il convient également de citer les matériaux du patrimoine.