en

Materials / Nanomaterials & Environment

Leader: Daniel FERRY

Introduction

The research activity of the team focuses on the multi-scale study of the morphology, structure and reactivity of nanostructured solids, using analytical methods combining imaging and spectroscopies at atomic and molecular scales.

The interdisciplinary nature of the team’s activity relies on the multiple skills of its members, researchers or teaching-researchers in physics, physical chemistry, geology and mineralogy.

Research programs developed by the team deal with various domains, including:

  • Geomaterials (clays, serpentines, concrete & cement, shale-rocks, etc.) and biominerals (mollusc shells, foraminifera tests, etc.), with subjects related to their formation and their aging.
  • Environmental solids, such as ices and aerosols (carbonated aerosols, marine aerosols, etc.), from the near (earth, atmosphere, oceans) or far environment (solar system, interstellar space), in relation with their atmospheric impacts (radiative, chemical).
Matériau/nanomatériaux et environnement 1
Nanoporosity of a shale-rock organic matrix , on the left - porous lattice, on the right
Matériau/nanomatériaux et environnement
Organic membrane of the prismatic layer of the pinna nobilis shell
Matériau/nanomatériaux et environnement 2
Cenosphere from the incomplete combustion of heavy fuel oils of ships
Matériau/nanomatériaux et environnement 3
Carbonaceous soot aggregate emitted from an aeronautic turbine
  • Patrimony materials, in relation with archeologic questions, restoration and conservation of cultural property and sites (stones, mortars, pigments, petroglyphs, metals, etc.).
Matériau/nanomatériaux et environnement 4
Petroglyphe (Le sorcier) from la Vallée des Merveilles (06)
Matériau/nanomatériaux et environnement 5
Fresco from ND des Fontaines (La Brigue, 06)

Publications

Financement

Sources et sondes ponctuelles 2 Ingénierie moléculaire et matériaux fonctionnels Ingénierie moléculaire et matériaux fonctionnels 1Matériau/nanomatériaux et environnement 6Matériau/nanomatériaux et environnement 7Matériau/nanomatériaux et environnement 8

The team benefits from institutional fundings (Agence Nationale de la Recherche, CNRS, Aix-Marseille Université AMU, Massachusetts Institute of Technology, Office national d'études et de recherches aérospatiales, Délégation Générale de l’Armement) and from industrial partners fundings (Royal Dutch Shell, Schlumberger, Total SA, Safran).

Facilities

Techniques and experimental setups

Ultra-High Vacuum chamber equipped with:
  • an XPS spectrometer (PSP Vacuum, Resolve 120) with two X-rays sources Mg and Al kα
  • a Fourier Transform Infrared Spectrometer (Jasco 6300V) under vacuum, in reflection mode (FT-RAIRS)
  • a mass spectrometer (HIDEN ; HALO 201 RC)
  • an ECR atom source
  • irradiation light sources:  UV (λ=110nm), visible (Xe ; 1000 W), and X-ray
  • a sample preparation/transfer chamber equipped with heating and gas introduction systems
  • a cryocooled sample holder (T<20K)
Fourier Transform InfraRed Spectrometer (Bruker, VERTEX 70)
  • spectral range 80-6000 cm-1 ; (DLaTGS & MCT detectors)
  • analyses modes: transmission, specular reflection, diffuse reflection, attenuated total reflection
  • single reflection ATR accessories: MIRacle™ (PIKE ; Ge crystal ; 585-5000cm-1) and Quest (SPECAC ; monolithic diamond ; 80-6000cm-1)
  • DRIFTS accessory : Prying Mantis (HARRICK) equipped with a high-temperature (Tmax=910°C) and variable pressure chamber (P=133mPa - 133kPa)
  • versatile Seagull™ accessory (HARRICK) with variable angle of incidence (5°-85°): ATR(Ge crystal) / DRIFTS / Specular reflection mode
Raman micro-spectrometer (Renishaw, inVia Reflex)
  • confocal microscope (Leica DM2500M) equipped with objectives x5 (N.A.=0.12), x20 (N.A.=0.4), x50 (N.A.=0.75), x100 (N.A.=0.85)
  • He-Ne laser source (λ=633nm) ; edge filter (Raman shift >50cm-1) ; gratings : 1200 lines/mm and 1800 lines/mm
  • laser diode (λ=785nm) ; edge filter (Raman shift >100cm-1) ; 1200 lines/mm grating
  • polarization of the incident laser beam and /or Raman signal
  • XYZ motorized stage (Δx,y=100nm) for Raman mapping

The team has equipments for hydrothermal synthesis (materials…) and also uses:

Collaborations

National

  • Mediterranean Institute of Oceanography-MIO (Marseille)
  • Centre Inter-régional de Conservation et Restauration du Patrimoine-CICRP (Marseille)
  • Equipe E2 Hydrogéologie, Argiles, Sols et Altérations-HydrASA (Université de Poitiers)
  • Direction Régionale des Affaires Culturelles-DRAC de Provence-Alpes-Côte d’Azur, (Aix-en-Provence)
  • Centre Européen de Recherche et d'Enseignement en Géosciences de l'Environnement-CEREGE (Aix-en-Provence)
  • COmplexe de Recherche Interprofessionnel en Aérothermochimie-CORIA (Rouen)
  • Laboratoire de Physique et de Métrologie des Aérosols-LPMA de l’IRSN (Saclay)
  • Laboratoire de physique des lasers, atomes et molécules-PhLAM (Lille)
  • Bureau de Recherches Géologiques et Minières-BRGM (Orléans)

 

International

  • Canadian Light Source-CLS (Saskatoon, Canada)
  • Massachusetts Institute of Technology-MIT (Cambridge, MA, USA)
  • MultiScale Material Science for Energy and Environment, Unité Mixte Internationale MIT-CNRS-AMU (Cambridge, MA, USA)
  • Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne-EPFL (Lausanne, Suisse)
  • IVL-Swedish Environmental Research Institute (Göteborg, Suède)

Patents

Internationaux

  • Method for preparing a synthetic talc composition from a kérolite composition.

N° WO 2008/009801 A2, aux noms de Luzenac Europe SAS et du Centre National de la Recherche Scientifique (O. Grauby)

 

  • Preparation of a composition of swelling T.O.T.-T.O.T. interlayer.

N° WO 2008/009800 A2, aux noms de Luzenac Europe SAS et du Centre National de la Recherche Scientifique (O. Grauby)

 

  • Method for preparing talcose compositions comprising synthetic mineral particles containing silicon, germanium and metal.

N° WO 2008/009799 A2, aux noms de Luzenac Europe SAS et du Centre National de la Recherche Scientifique (O. Grauby)

 

Nationaux

  • Procédé de préparation d’une composition de talc synthétique à partir d’une composition de kérolite.

N°FR 2903682 A1, aux noms de Luzenac Europe SAS et du Centre National de la Recherche Scientifique (O. Grauby)

 

  • Préparation d’une composition d’un interstratifié T.O.T-T.O.T gonflant

N° FR 2903681 B1, aux noms de Luzenac Europe SAS et du Centre National de la Recherche Scientifique (O. Grauby)

 

  • Procédé de préparation de compositions talqueuses comprenant des particules minérales silico/germano-métalliques synthétiques.

N°FR 2903680 B1, aux noms de Luzenac Europe SAS et du Centre National de la Recherche Scientifique (O. Grauby)

 

  • Mini-impacteur pour la collecte de matière

Enveloppe SOLEAU N°410880 à l’I.N.P.I. (D. Ferry)

 

  • Logiciel Soot Expert

Enveloppe SOLEAU N°425468 à l’I.N.P.I. (D. Ferry)

© 2024 CINaM