La chimie, physique et informatique au service des attentes de la société en matière de traitement de CO2 et de polluants.
Un projet articulé autour des sciences des matériaux et la catalyse homogène bio-inspirée
Le labex CHARMMMAT a été créé autour de deux domaines : les sciences des matériaux et la catalyse homogène bio-inspirée. CHARMMMAT réunit ainsi plus de 600 chimistes de haut niveau, informaticiens et physiciens, provenant de l’Université Paris-Sud, de l’UVSQ, de l’Ecole polytechnique, du CNRS, de l’ENS Cachan, du CEA, de l’Ecole Centrale de Paris et de l’UEVE.
Des domaines de recherche complémentaires à d’autres labex
Les thèmes scientifiques de CHARMMMAT sont basés sur l'élaboration de nouvelles architectures moléculaires et de matériaux afin d’apporter une combinaison de fonctionnalités ouvrant de nouvelles solutions ou des percées cruciales en termes de performance pour des applications ciblées concernant : l’énergie et l’environnement, la santé et l’information.
CHARMMMAT constitue l’un des socles du domaine « biologie-chimie » de l’Université Paris-Saclay et s’inscrit pleinement au cœur des initiatives stratégiques transversales : « Matériaux Novateurs » et « Biotechnologie et Chimie Bio-sourcée/Bio-inspirée ». Les contours thématiques et les démarches propres du projet sont parfaitement complémentaires des labex NanoSaclay et LaSIPS et avec l’IEED IPVF d’une part et avec les labex Molcell et LERMIT d’autre part.
Quatre axes thématiques
L'axe chimie pour les énergies renouvelables et les défis environnementaux
Cet axe de recherche sera consacré d'une part au traitement de polluants et leur transformation ultime en dioxyde de carbone par des réactions d'oxydation successives et efficaces et d'autre part à la capture, la purification et la valorisation du dioxyde de carbone en carburant liquide synthétique ou polymères biosourcés.
L’axe multi-catalyse
L'axe multi-catalyse vise à rendre possible une stratégie de compartimentation pour la synthèse de molécules complexes inspirée de réactions enzymatiques multiples. Ce défi ambitieux exigera la conception des réactions en cascade impliquant des espèces catalytiques supportées structurellement différentes.
L'axe solides cristallins hybrides intelligents
L'axe solides cristallins hybrides intelligents exploitera le potentiel des composés mixtes organiques-métalliques (MOFs) pour contrôler la réponse physique des matériaux pour des objectifs de transformation et-ou de détection. Dans ce contexte, de telles architectures polyvalentes sensibles aux empreintes moléculaires constituent un atout pour la capture sélective de polluants et leur dégradation ou la conception de détecteurs efficaces.
L'axe matériaux activés
Ce quatrième axe de recherche concerne les matériaux photo ou 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.
Des actions transversales
La démarche d'actions transversales vise le développement de concepts, d’outils, de techniques et de processus ainsi que l'évaluation de diverses stratégies - quelquefois à haut risque - avec l’objectif d’apporter des percées dans les domaines abordés par les quatre axes thématiques.
« Modélisation, caractérisation, simulation »
L'action transversale « modélisation, caractérisation, simulation » aborde la conception d'architectures moléculaires par une approche structurelle à différents niveaux de hiérarchie. Le but est d'offrir des modèles ad hoc basés sur des approches multi-échelle, de développer des algorithmes efficaces pour identifier les structures observées, particulièrement du point de vue de leurs propriétés multifonctionnelles et de proposer de nouvelles routes d'élaboration de structures.
« Traitement et assemblage »
Cette action a pour objectif de transformer des matériaux de nature différente en films minces ou à fonctionnaliser des surfaces au niveau moléculaire pour la conception de dispositifs qui cibleront des besoins dans les domaines de l'énergie (catalyse, éclairage, conversion photovoltaïque) et l'environnement (dégradation de polluant, contrôle).
Une offre de formation en chimie
L'offre de formation en chimie du labex est constituée par un panel de masters internationaux, co-accrédités, transdisciplinaires ou professionnalisants, dont certains communs à d'autres labex. Plusieurs actions de formation novatrices sont d’ores et déjà en incubation tant au niveau de L3 qu'en Master. Elles tirent directement profit des domaines d'expertise forts de CHARMMMAT comme « la catalyse sélective émergente », « les techniques de physico-chimie et de spectroscopie émergeantes et innovantes » et « de la modélisation à la science des matériaux ».
De plus, des cours de doctorat mutualisés, profitant des spécificités des partenaires du labex, seront mis sur pied dans le contexte de la prochaine intégration dans l'espace doctoral de l’Université Paris-Saclay.
L'innovation et la valorisation au cœur du labex Charmmmat
Des projets de recherche communs avec des sociétés privées seront encouragés grâce à la mise en place notamment d’un programme spécial « maturation technologique ». Il vise à encourager la prise de brevet ou de licence sur de nouvelles technologies, des matériaux, des dispositifs ou des processus élaborés au sein du labex.
Ce programme sera piloté par un comité d’Innovation et de transfert technologique qui agira en lien avec les services de transfert technologiques existant dans les diverses institutions associées et avec la futur SATT.
Laboratoire d'excellence (labex)