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LEA LIPES

Le LEA LIPES travaille à l’étude des interactions plasma - extrême surface pour la fonctionnalisation par traitement plasma au sens large du terme. Cette activité se développe en deux étapes permettant progressivement d’atteindre l’étude des réactions en extrême surface de matériaux à l’échelle de quelques monocouches. Il a été créé le 1er janvier 2010 entre l’équipe ESPRITS de l’IJL et le Département Science et Analyses des Matériaux du Centre de Recherche Public Gabriel Lippmann situé à Belvaux au Luxembourg.

L’objectif du LEA LIPES est de comprendre et de prédire le comportement d’espèces actives présentes sur des surfaces parfaitement caractérisées. Ainsi, il est possible d’orienter les traitements de surface afin de conférer aux matériaux des propriétés particulières. Il s’agit notamment de mieux comprendre les mécanismes réactionnels qui régissent des fonctionnalités de surface comme l’adhésion, l’adsorption, la conductivité électronique, la catalyse… Cette étape de compréhension des mécanismes d’extrême surface est donc essentielle pour réaliser, par exemple, de nouveaux capteurs ou pour ouvrir de nouveaux champs de recherche comme la fonctionnalisation de micro-organismes à intérêt médical ou biologique. L’objectif visant à sonder sous ultravide le comportement d’espèces issues d’un milieu hors équilibre thermodynamique sur des surfaces modèles requiert de disposer d’outils et de compétences spécifiques que nous avons acquis pour l’essentiel. Il nous est ainsi possible d’étudier in situ l’évolution de surfaces modifiées par plasma à l’échelle de plusieurs monocouches. Ces travaux sont complétés par des approches de modélisations visant à décrire essentiellement par le biais de la dynamique moléculaire, les interactions entre des espèces excitées est des surfaces modèles.

1 – Sujets en cours (2010-2013)

5 thèses ont été démarrées en cotutelle depuis le début du LEA. Ces travaux visaient à lancer l’activité du LEA (cf site web du LEA LIPES)

2 – Nouveaux sujets (2013-)

Tout d’abord, l’accueil à plusieurs reprises au sein du LEA de Franck Clément, de l’université de Pau et co-directeur du GDR Abioplas avec Jean-Michel Pouvesle, a favorisé l’émergence d’un thème plasma-médecine aujourd’hui très actif. La présence d’un département de biologie au CRP (département EVA pour EnVironnement Agronomie), a permis de développer à l’initiative de David Duday et de Christian Penny, une activité soutenue sur le thème plasma-médecine. Elle fédère des plasmiciens, des chimistes et des biologistes autour de moyens lourds de caractérisations physicochimiques et biologiques de matériaux vivants. L’autre axe porte sur l’adhésion réversible. Il s’agit de déposer des couches minces permettant d’assurer l’adhésion réversible de matériaux. Pour ce faire, deux nouveaux réacteurs ont été élaborés pour progresser sur les interactions plasma-surface dans ce domaine. Une thèse à Nancy (conduite par G. Magamou à compter de septembre 2012) et un post-doc de 30 mois démarré en septembre 2011 (Simon Bulou) permettront d’étudier conjointement les processus d’extrême surface et les réactions de phase gazeuse. Au SAM, le réacteur IMONAPS a été réalisé dans ce but. Le projet associé à cette réalisation porte sur l’étude du mécanisme d’interaction d’un monomère activé par plasma sur une surface métallique. Le réacteur est équipé d’une valise de transfert sous ultra-vide permettant l’analyse des échantillons sans repasser par la pression atmosphérique.

A Nancy, l’analyse de la décomposition du précurseur en phase gazeuse sera étudiée au moyen d’une analyse FTIR en absorption synchrone avec l’introduction pulsée par une électrovanne milliseconde du précurseur choisi (l’APTES). Ainsi, dans les conditions de pression et de débit retenues, il sera possible de suivre sur une vingtaine de mesures la décomposition progressive de la molécule étudiée lors de son transport en post-décharge. Nous devrions être ainsi à même de comprendre et d’optimiser les conditions de dépôt pour maîtriser les propriétés d’adhésion recherchées. Là encore, la collaboration entre plasmiciens, chimistes et physicochimistes devraient permettre d’obtenir des résultats intéressants.

Une demande de renouvellement du LEA pour 4 ans sera effectuée l’an prochain pour la période 2014-2017.

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